La inmigración y la vida en Marte han sido descritas durante mucho tiempo en la ciencia ficción. Pero antes de que ese sueño se convierta en realidad, hay un obstáculo que los humanos deben superar: la falta de sustancias químicas como el oxígeno, esenciales para la supervivencia a largo plazo en el planeta. Sin embargo, el reciente descubrimiento de actividad acuática en Marte es prometedor.
Los científicos ahora están explorando la posibilidad de descomponer el agua para producir oxígeno mediante oxidación electroquímica del agua impulsada por energía solar con la ayuda de catalizadores de reacción de evolución de oxígeno (REA). El desafío es encontrar una manera de sintetizar estos catalizadores in situ utilizando materiales en Marte, en lugar de transportarlos desde la Tierra, lo cual es costoso.
Para abordar este problema, un equipo dirigido por el Prof. Luo Yi, el Prof. Jiang Jun y el Prof. Shang Weiwei de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia China de Ciencias (CAS), hizo posible recientemente sintetizar y optimizar catalizadores REA automáticamente a partir de meteoritos marcianos con su químico robótico de inteligencia artificial (IA).
Su investigación fue publicada en Nature Synthesis.
“El químico de IA sintetizó de forma innovadora un catalizador REA utilizando material marciano basándose en la cooperación interdisciplinaria”, dijo el profesor Luo Yi, científico líder del equipo.
En cada ciclo experimental, el químico de IA analiza primero la composición elemental de los minerales marcianos utilizando espectroscopia de descomposición inducida por láser (LIBS) como ojos.
Luego, lleva a cabo una serie de tratamientos previos en los minerales, incluido el pesaje en la estación de trabajo de dosificación de sólidos, la preparación de soluciones de materia prima en la estación de trabajo de dosificación de líquidos, la separación del líquido en la estación de trabajo de centrifugación y la solidificación en la estación de trabajo de secadora.
Los hidróxidos metálicos resultantes se tratan con adhesivo Nafion para preparar el electrodo de trabajo para las pruebas REA en la estación de trabajo electroquímica. Los datos de las pruebas se envían al “cerebro” computacional del químico de IA en tiempo real para su procesamiento mediante aprendizaje automático (ML).
El ‘cerebro’ del químico de IA emplea simulaciones de química cuántica y dinámica molecular para 30.000 hidróxidos de alta entropía con diferentes proporciones elementales y calcula sus actividades catalíticas REA mediante la teoría funcional de la densidad. Los datos de la simulación se utilizan para entrenar un modelo de red neuronal para predecir rápidamente las actividades de los catalizadores con diferentes composiciones elementales.
Finalmente, a través de la optimización bayesiana, el “cerebro” predice la combinación de minerales marcianos disponibles necesarios para sintetizar el catalizador REA óptimo.
Hasta ahora, el químico de IA ha creado un excelente catalizador utilizando cinco tipos de meteoritos marcianos en condiciones no tripuladas. Este catalizador puede funcionar de manera constante durante más de 550.000 segundos a una densidad de corriente de 10 mA cm-2 y un sobrepotencial de 445,1 mV. Una prueba adicional a -37 °C, la temperatura de Marte, confirmó que el catalizador puede producir oxígeno de manera constante sin ninguna degradación aparente.
En dos meses, el químico de IA ha completado la compleja optimización de catalizadores que a un químico humano le llevaría 2.000 años.
El equipo está trabajando para convertir la IA química en una plataforma de experimentos generales para diversas síntesis químicas sin intervención humana. El revisor del artículo comentó: “Este tipo de investigación es de gran interés y está en rápido desarrollo en la síntesis y el descubrimiento de materiales orgánicos/inorgánicos”.
“En el futuro, los humanos podrán establecer una fábrica de oxígeno en Marte con la ayuda de un químico de inteligencia artificial”, dijo Jiang. Sólo se necesitan 15 horas de irradiación solar para producir la concentración de oxígeno necesaria para la supervivencia humana. “Esta tecnología innovadora nos acerca un paso más a lograr nuestro sueño de vivir en Marte”, afirmó.
Con información de Nature
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