Az embereket régóta foglalkoztatja, volt-e, van-e élet a Marson. Lehet-e ott élni, ha teljesen elpusztítjuk a Földet? Lehet, hogy a jövőben a legexkluzívabb nyaralásokat már a fagyos vörös bolygóra szervezik? Bármi is vár ránk, a mesterséges intelligencia segíthet közelebb kerülni a megfejtéshez.
Oxigén a Marson
Van-e a számunkra éltető gázból a Marson? Igen, de csak a töredéke annak, ami a földi légkörben található. A Mars légkörét túlnyomórészt szén-dioxid alkotja, amitől a földi lények többsége megfulladna.
De mi lenne, ha tudnánk oxigént előállítani a Marson?
Egy mesterséges intelligenciával foglalkozó kínai kutatócsoport olyan katalizátort hozott létre, amely képes oxigént előállítani a marsi meteoritokból.
Kapcsolódó bejegyzések
Az űrkutatás lehet a földi fenntarthatóság egyik kulcsa – Podcast
Holnapután című podcastunk aktuális adásában egy űrépítészettel és űrkutatással foglalkozó fizikussal, Bihari Gáborral beszélgetek.
A katalizátorok képesek megnyitni rövidebb, alacsonyabb energiájú reakcióutakat, így egy reakció gyorsabban vagy kisebb energiabefektetéssel lejátszódhat. (Például ugyanannak a célnak az eléréséhez nem kell 500 °C-ra melegíteni egy oldatot, hanem elegendő csak 100 °C-ra, ami energiagazdaságossági és zöldkémiai szempontból sem elhanyagolható.) A katalizátor esetleg olyan reakciók lejátszódását is előidézheti, amelyek máskülönben nem mehetnének végbe. A katalizátor nem vesz részt a reakcióban, csak segíti azt, és a folyamat sikeres végbemenetele után visszanyerhető, újra és újra alkalmazható. Általában elegendő belőle egy kis mennyiség, amit a vegyészek találóan „katalitikus mennyiségnek” neveznek.
Kép: pexels
A meteorit az űrből érkező, maximum 1 méter átmérőjű kőzettöredék, amely belép a bolygónk atmoszférájába és földet ér.
Az emberiséget már régóta izgatja, hogy van-e élet a Földön kívül, és az elképzelés már számos alkalommal megihlette a sci-fi műfajának alkotóit is. Azonban mielőtt ezek a képzelgések valósággá válnának, jelentős kihívásokkal kell szembenéznünk, például az oxigén hiányával. Az oxigén ugyanis nélkülözhetetlen ahhoz, hogy a vörös bolygón hosszú távon túléljünk. Viszont az utóbbi idők felfedezései új reménnyel kecsegtetnek.
Kapcsolódó bejegyzések
Aszteroidák, üstökösök, meteoritok – Elpusztíthatnak minket?
Mi a különbség az aszteroida, az üstökös és a meteorit között? Valóban elpusztíthatnak minket?
Élet a Marson
1895-ben a New York Times-ban megjelent egy cikk a következő címmel: „Van élet a Marson – Prof. Percival Lowell, akit a téma legnagyobb szaktekintélyeként tartanak számon, kijelenti, hogy nincs kétsége afelől, hogy élőlények lakják a szomszéd bolygót.” Máig nem bizonyították, hogy van élet vagy egyáltalán volt élet valaha a Marson. A 19. század végén megjelent újságcikk spekulációk és hamis információk áradatát indította el. Később az 1960-as és 1970-es években űrhajók számos kihalt krátert és vulkánt figyeltek meg a Mars felszínén, de növényzetnek vagy vízfolyásnak nem bukkantak a nyomára.
A földön kívüli élettel az asztrobiológia tudománya foglalkozik, ahogy erről korábbi Greendex-cikkekben is írtunk.
Kép: pexels
Víz és oxigén
A vizet (H2O) elektrokémiai úton oxigénre (O2) és hidrogénre (H2) lehet bontani. A tudósok jelenleg azt vizsgálják, hogyan hajtsák végre a folyamatot napenergia és a felfedezett katalizátor segítségével (OER oxygen evolution reaction). A legnagyobb kihívás az, hogy magát a katalizátort is szeretnék a Mars anyagait felhasználva előállítani, nem pedig a Földről szállítani, mert utóbbi nagyon magas költségekkel járna.
A mesterséges intelligencia és a Mars kémiája
A fenti probléma megoldására a prof. Luo Yi, prof. Jiang Jun és prof. Shang Weiwei vezette csapat a Kínai Tudományi és Technológiai Egyetemről (USTC) és a Kínai Tudományok Akadémiájáról (CAS) nemrégiben kidolgozta annak módját, hogy a mesterséges intelligencia segítségével a Mars meteoritjait felhasználva automatikusan szintetizálják és optimalizálják a kívánt katalizátort. A kutatásukat a Deep Space Exploration Laboratory-vel közösen végezték, és a Nature Synthesis című folyóiratban publikálták.
Minden kísérleti ciklusban egy Leo névre keresztelt, mestereséges intelligenciával működő robot (amit a Marsra is ki lehet küldeni, hiszen az emberrel ellentétben nincs szüksége oxigénre), először elemzi a Mars érceinek elemi összetételét a lézerindukált bomlási spektroszkópia (LIBS) segítségével. Ezután számos előkezelést végez az ércekkel, ideértve a szilárd anyagok bemérését, az alapanyagoldatok előkészítését, a folyadék kiválasztását centrifugálással, majd az ezt követő szárítást.
Az így létrejött fém-hidroxidokat egy speciális ragasztóval (Nafion) kezelik, hogy ily módon előkészítsék a tesztelendő katalizátorokat. A születő eredmények adatai azonnal a mesterséges intelligenciával működő robot „agyába” jutnak, ahol ő ezeket gépi tanulással feldolgozza. A szimulációs adatokat egy neurális hálózati modell kialakításához használják fel, amely képes gyorsan megjósolni a különböző elemi összetételű katalizátorok aktivitását. Végül az „agy” bayes-i optimalizáció segítségével megjósolja azoknak a rendelkezésre álló érceknek a kombinációját, amelyek az optimális OER-katalizátor szintéziséhez szükségesek.
Kép: pexels
Az áttörés
Eddig a mesterséges intelligenciával működő vegyészrobot öt különböző típusú marsi meteorit felhasználásával kiváló katalizátort hozott létre. Ez a katalizátor stabilan működik több mint 550 000 másodpercig (közel 153 óráig) 10 mA cm-2 áramsűrűség és 445,1 mV túlfeszültség mellett. Később egy teszt megerősítette, hogy a katalizátor -37 °C-on is képes stabilan termelni az oxigént látható lebomlás nélkül. A fenti hőmérsékleti adat azért fontos, mert ez jellemző a Marsra.
S miért olyan fontos a mesterséges intelligencia? Mert nagyon gyorsan dolgozik annak köszönhetően, hogy töméntelen mennyiségű adatot képes emberi léptékben rendkívül rövid idő alatt feldolgozni. Erre mi, emberek nem lennénk képesek. A mesterséges intelligenciával működő vegyészrobot két hónap alatt elvégezte a katalizátorok bonyolult optimalizálását, míg ez a jelenlegi tudásunkkal egy vegyész számára 2000 évig tartana.
A csapat így nyilatkozott a tervekről: „A jövőben a mesterséges intelligenciával működő robot az emberek segítségével létrehozhat egy oxigénüzemet a Marson” – mondta Jiang. „Az emberi túléléshez szükséges elegendő oxigénkoncentráció előállításához mindössze 15 órányi napsugárzásra van szükség. Ez a hatalmas áttörés közelebb vihet minket ahhoz, hogy életet teremthessünk a Marson” – tette hozzá.
Itt látható egy összefoglaló videó a kutatásról.
Kép: pexles
Van-e víz a Marson?
Ha arról ábrándozunk, hogy milyen jó lenne élni a Marson, elsősorban meg kell teremtenünk a számunkra létfontosságú körülményeket. Az oxigén mellett a másik lényeges nélkülözhetetlen elem a víz.
NASA-tudósok szerint a rövid válasz: igen, van víz a Marson. De nem mindegy, hogyan definiáljuk pontosan a víz fogalmát. A víz molekulája egy oxigénatomot és két hidrogénatomot tartalmaz. A Marson a víz (és a jég) nem pontosan olyan formában van jelen, ahogy a Földön. De jelen van. A vörös bolygón a vízjég mellett fagyott szén-dioxid is található, egymással keveredve a sarkokon és a felszín alatt is. Emellett nagyon kis mennyiségben a víz pára alakban is jelen van a légkörben. Néhol a kőzetek rétegei között is van víz.
De vajon mi a helyzet a folyadék halmazállapotú vízzel? Folyékony vízre vonatkozó adatból egyelőre kevés van. Azonban láthatók sötét csíkok néhány domboldalon, amelyeket ismétlődő lejtővonalaknak neveznek. Az egyik elképzelés szerint ezek a lejtővonalak folyékony víz áramlásával keletkezhettek. De léteznek más elképzelések is, amelyek alapján nem szükséges folyékony víz a sötét csíkok kialakulásához. Homokáramlás, esetleg más hasonló jelenség is állhat a háttérben.
További tudományos információkat a Marsról ide kattintva olvashatsz.
A víz jelenlétéről a vörös bolygón már egy korábbi Greendex-szemlében is írtunk.
Kép: pexels
Létezik-e szivárvány a Marson?
Ha van víz, akkor miért ne jöhetnének létre szivárványok a vörös bolygón is? Vízből álló felhők léteznek a Marson is, azonban a jelenséghez nem elegendő kizárólag H2O. A napfénynek egy gömb alakú cseppen kell áthatolnia. A gömb alakú cseppek képződése a felületi feszültséggel magyarázható. Az azonos térfogatú testek közül a gömbnek a legkisebb a felszíne. A hó nem idézhet elő szivárványokat, mert komplex alakja van. A Mars körüli felhők hőmérséklete messze a fagypont alatt van, nincsenek folyékony cseppek, amelyek szivárványt okoznának. Ehhez egyszerűen nincs elegendő víz. A szivárványhoz ezerszer több víz kellene, és sokkal nagyobb cseppekben. Ezért nincs szivárvány a Marson, de számos a Földön jellemzőhöz hasonló időjárási jelenség létezik. Vannak felhők, porszemek, porfelhők, jég a sarkokon (amelyek nem csak vízből, hanem fagyott szén-dioxidból is állnak), valamint erős szél.
Összefoglalás
Elmondható, hogy még mindig nem fogható semmi a Földünkhöz, így továbbra is vigyázzunk rá, mert nincs B-terv egy másik bolygón.
Bolygónk gazdag élővilágának megismerése, óvása és megőrzése kiemelt téma volt a Planet Budapest 2023 Fenntarthatósági Expón. A Your Planet elnevezésű kiállításon az érdeklődők megtudhatták, hogy miként tehetnek lépéseket egy fenntarthatóbb élet felé, hogy ilyen módon részt vegyenek a természet védelmében.
Kiemelt kép: canva
