Nature Synthesis: Иммиграция на Марс становится реальнее

13.11.20231092

Иммиграция на Марс и жизнь на нем уже давно изображаются в научно-фантастических произведениях. Но прежде чем мечта превратится в реальность, человеку предстоит преодолеть препятствие — отсутствие необходимых химических веществ, таких как кислород, для длительного выживания на планете.

Nature Synthesis: Иммиграция на Марс становится реальнее

Однако надежда появилась благодаря недавнему открытию активности воды на Марсе.

В настоящее время ученые изучают возможность разложения воды с получением кислорода путем электрохимического окисления воды с использованием солнечной энергии и катализаторов реакции кислородной эволюции (OER). Задача состоит в том, чтобы найти способ синтезировать эти катализаторы in situ, используя материалы на Марсе, а не доставлять их с Земли, что требует больших затрат.

Для решения этой проблемы группа специалистов под руководством профессора Луо И (LUO Yi), профессора Цзянь Цзюня (JIANG Jun) и профессора Шан Вэйвэя (SHANG Weiwei) из Университета науки и техники Китая (USTC) Китайской академии наук (CAS) недавно с помощью роботизированного искусственного интеллекта (ИИ) — химика смогла автоматически синтезировать и оптимизировать катализаторы OER из марсианских метеоритов.

Результаты исследования, проведенного в сотрудничестве с Лабораторией исследования глубокого космоса, опубликованы 13 ноября в журнале Nature Synthesis.

ИИ-химик синтезировал катализатор OER из марсианского материала на основе междисциплинарного сотрудничества, — сказал профессор Луо И (LUO Yi), ведущий научный сотрудник группы.

В каждом экспериментальном цикле химики ИИ сначала анализируют элементный состав марсианских руд с помощью спектроскопии лазерного пробоя (LIBS). Затем он проводит ряд предварительных обработок руд, включая взвешивание на рабочей станции дозирования твердых веществ, приготовление исходных растворов на рабочей станции дозирования жидких веществ, отделение от жидкости на рабочей станции центрифугирования и затвердевание на рабочей станции сушки.

Полученные гидроксиды металлов обрабатываются клеем Nafion для подготовки рабочего электрода к испытаниям ОЭР на электрохимической рабочей станции. Данные о тестировании в режиме реального времени поступают в вычислительный «мозг» ИИ-химика для обработки методом машинного обучения (МОО).

ИИ-химик использует методы квантовой химии и молекулярной динамики для моделирования 30 000 высокоэнтропийных гидроксидов с различным соотношением элементов и рассчитывает их каталитическую активность в ОЭР с помощью теории функционала плотности. Данные моделирования используются для обучения нейросетевой модели быстрого прогнозирования активности катализаторов с различным элементным составом.

Наконец, с помощью байесовской оптимизации «мозг» предсказывает сочетание доступных марсианских руд, необходимых для синтеза оптимального катализатора OER.

К настоящему времени ИИ-химик создал превосходный катализатор, используя пять видов марсианских метеоритов в безлюдных условиях. Этот катализатор может стабильно работать в течение более 550 000 секунд при плотности тока 10 мА см-2 и избыточном потенциале 445,1 мВ. Дальнейшие испытания при температуре -37 °C, соответствующей температуре на Марсе, подтвердили, что катализатор может стабильно вырабатывать кислород без видимой деградации.

За два месяца ИИ-химик завершил сложную оптимизацию катализаторов, на которую у человека ушло бы 2000 лет.

Команда работает над тем, чтобы превратить ИИ-химика в общую экспериментальную платформу для различных химических синтезов без участия человека. Рецензент статьи высоко оценил:

Подобные исследования представляют широкий интерес и быстро развиваются в области синтеза и открытия органических/неорганических материалов.

В будущем люди смогут создать кислородную фабрику на Марсе с помощью искусственного интеллекта химика. Для получения достаточной концентрации кислорода, необходимой для выживания человека, требуется всего 15 часов солнечного облучения. Эта прорывная технология еще на один шаг приближает нас к осуществлению мечты о жизни на Марсе.

Подписаться: Телеграм | Дзен | Вконтакте


Космос

Ученые нашли лед близко к поверхности Марса
Ученые нашли лед близко к поверхности Марса

Вода на Марсе есть, но она пряч...

Ученые выяснили связь между солнечными бурями и погодой
Ученые выяснили связь между солнечными бурями и погодой

Что общего между вспышкой на звезде и&nbs...

В астероиде Рюгу нашли аномалию — неожиданный минерал
В астероиде Рюгу нашли аномалию — неожиданный минерал

Иногда один минерал может перевернуть все, что

Астрономы нашли нить, которая удерживает галактики
Астрономы нашли нить, которая удерживает галактики

Вселенная любит прятать свои секреты в са...

Роковые удары: как космические ДТП лепили планеты
Роковые удары: как космические ДТП лепили планеты

Земля могла бы стать второй Венерой, если...

Ученые создали самую детальную карту галактики Скульптора
Ученые создали самую детальную карту галактики Скульптора

Ученые разглядели галактику в тысячах цве...

Грязный секрет Луны: земной смог опаснее ее пыли
Грязный секрет Луны: земной смог опаснее ее пыли

NASA готовится к новым миссиям, а на...

Появилась новая теория происхождения черных дыр
Появилась новая теория происхождения черных дыр

Если черные дыры — это вселенн...

Открыт новый метод исследования космоса
Открыт новый метод исследования космоса

Ученые нашли способ использовать галактики как...

Суборбитальные полеты на гиперзвуке — реальность или мечта
Суборбитальные полеты на гиперзвуке — реальность или мечта

Представьте, что граница космоса ближе, ч...

Астрономы изучили древние лунные вулканы
Астрономы изучили древние лунные вулканы

3.5 миллиарда лет назад Луна извергала ог...

Как ультрафиолетовый бунт малых галактик взорвал космический туман
Как ультрафиолетовый бунт малых галактик взорвал космический туман

В начале времен Вселенная была окутана водород...

Solar Orbiter получил первый снимок полюсов Солнца
Solar Orbiter получил первый снимок полюсов Солнца

Магнитные бури начинаются там, куда до не...

PUNCH: первые результаты миссии по изучению Солнца
PUNCH: первые результаты миссии по изучению Солнца

Они похожи на крошечные зонды, но вм...

Мусорный шторм: кто расчистит орбиту, пока не стало поздно
Мусорный шторм: кто расчистит орбиту, пока не стало поздно

Околоземная орбита превратилась в минное ...

Ученые ищут вещество, которое нарушает законы физики
Ученые ищут вещество, которое нарушает законы физики

Что, если самый большой барьер в кос...

Космос как индустриальный парк: пока не взлетело
Космос как индустриальный парк: пока не взлетело

Невесомость — не просто услови...

Поиск на сайте

ТОП - Новости мира, инновации

Новости компаний, релизы

ITPOD обновил номенклатуру серверов — разбираем обозначения
Автономные дроны без веб-интерфейса: просто API и никаких сложностей
Стажировка на Казанском вертолетном заводе – как студенты осваивали авиастроение
Как Самолет ускорил работу девелоперов в 7 раз
Как учат инноваторов: новый подход Московского Политеха