Phát hiện đất Mặt Trăng có thể tạo ra oxy và nước, khởi nguồn hy vọng mới

Nhờ phân tích cấu trúc và thành phần, mẫu đất trên Mặt Trăng do tàu thăm dò Chang'e 5 thu thập đã cho thấy tiềm năng chuyển đổi năng lượng trên Mặt Trăng để cung cấp cơ sở vật chất, hỗ trợ cuộc sống cho việc di chuyển và sinh sống trên hành tinh này.

Yingfang Yao, nhà khoa học vật liệu từ Đại học Nanjing Yao và các đồng nghiệp cho biết: "Trong tương lai gần, chúng ta sẽ thấy ngành công nghiệp vũ trụ phát triển nhanh chóng. Cũng giống như thời đại của cánh buồm những năm 1600, khi hàng trăm con tàu ra khơi, thì hiện nay chúng ta sắp bước vào thời đại không gian."

Một thách thức lớn cho những sứ mệnh chinh phục vũ trụ đó là chi phí vận chuyển hàng hóa vào không gian vẫn đắt đỏ, vì vậy bất kỳ vật liệu nào có thể tìm thấy trên Mặt trăng mà không phải từ Trái Đất sẽ tiết kiệm được rất về kinh tế.

Vấn đề ở đây là giảm "tải trọng" để hy vọng có thể thực hiện một cuộc thám hiểm quy mô lớn về thế giới ngoài Trái Đất. Đất Mặt Trăng sẽ hoạt động như một chất xúc tác cho các phản ứng hóa học tương tự như quá trình quang hợp.

Giả thuyết được các nhà khoa học đưa ra là đất Mặt Trăng có thể được sử dụng như một chất xúc tác để tạo ra oxy và các sản phẩm khác từ các phản ứng hóa học giống như quá trình quang hợp của cây xanh, nhờ vào ánh sáng mặt trời. 

Yao và các đồng nghiệp của ông đã kiểm tra một mẫu đất Mặt Trăng để xem liệu nó có thể dùng làm chất xúc tác cho một hệ thống có thể chuyển đổi nước chiết xuất từ Mặt Trăng và carbon dioxide (do cơ thể các phi hành gia thải ra) thành các sản phẩm hữu ích để cung cấp nước.

Kết quả đã thấy loại đất trên hành tinh này có thể tạo ra khí oxy, hydro và các sản phẩm phụ hữu ích khác làm nhiên liệu như khí mê-tan.

Mẫu đất được phân tích bằng cách sử dụng các kỹ thuật kính hiển vi điện tử và nhiễu xạ tia X, để xác định các thành phần xúc tác hoạt tính trong đất. Kết quả cho thấy mẫu đất này chứa các chất giàu sắt và titan, có thể hữu ích trong phản ứng bắt chước quang hợp.

Tiếp theo, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm đất như một chất xúc tác trong các phản ứng hóa học khác nhau để tạo ra hydro và oxy từ carbon dioxide và nước. 

Khí carbon dioxide mà các phi hành gia thở ra sẽ được thu thập và kết hợp với hydro từ quá trình điện phân nước, trong quá trình hydro hóa được xúc tác bởi đất Mặt Trăng. 

Bằng cách đánh giá hiệu suất của mẫu đất như một chất xúc tác quang điện, chất xúc tác quang và chất xúc tác quang nhiệt, các chuyên gia nhận thấy rằng có thể đạt được sự phân tách nước hoàn toàn và chuyển đổi CO2 nhờ năng lượng Mặt Trời, nước và đất Mặt Trăng, với một loạt các sản phẩm là mục tiêu cho sự sống của con người trên Mặt Trăng.

Điều chắc chắn rằng là hiệu quả của đất Mặt Trăng không tốt bằng các chất xúc tác mà chúng ta có trên Trái Đất, và sẽ không đủ để tạo ra các sản phẩm với số lượng đủ để hỗ trợ cuộc sống của con người trên Mặt Trăng. 

Tuy nhiên, những thay đổi đối với cấu trúc và thành phần của mẫu đất có thể mang lại những cải thiện đáng kể cho mục đích này. Yao giải thích rằng nhóm đang thử nghiệm các cách tiếp cận khác nhau để cải thiện quá trình chuyển hóa, chẳng hạn như kết hợp đất Mặt Trăng thành một vật liệu có cấu trúc nano entropy cao, là chất xúc tác tốt hơn.