I risultato arrivano dai campioni lunari restituiti sulla Terra dalla missione cinese Chang'e 5.
La strategia utilizzata, detta "fotosintesi extraterrestre", sfrutta i catalizzatori contenuti nel suolo lunare per avviare la fotosintesi di ossigeno e carburante a partire dall’acqua e dall’anidride carbonica, con il supporto della luce del Sole.

Il documento, pubblicato online sulla rivista Joule, fa parte della ricerca sull'utilizzo delle risorse presenti sulla Luna per supportare l'esplorazione umana. Essere in grado di produrre risorse vitali localmente ridurrebbe la costosa necessità di trasportarle dalla Terra.

Il nuovo studio potrebbe aprire importanti opportunità per la Cina che sta progettando una base lunare congiunta con la Russia. La International Lunar Research Station (ILRS) sarà inizialmente robotica ma si prevede che potrà ospitare astronauti entro la metà degli anni '30. Inoltre, la missione cinese Chang'e 8 dovrebbe essere lanciata entro la fine di questo decennio per testare la tecnologia per l'utilizzo delle risorse locali e la produzione con la stampa 3D.

Chang'e 5 è stata lanciata nel novembre 2020 e ha consegnato 1,731 chilogrammi di materiale lunare sulla Terra un mese dopo. Questo è stato il primo campione tornato con successo dalla Luna dalla missione Luna 24 dell'Unione Sovietica nel 1976.

 

Fotosintesi extraterrestre

Dopo aver analizzato il suolo lunare riportato dalla navicella spaziale cinese Chang'e 5, il team ha scoperto che il campione contiene composti, comprese sostanze ricche di ferro e titanio, che potrebbero fungere da catalizzatori per creare altri elementi fondamentali come l'ossigeno, senza utilizzare energia esterna ma solo luce solare. Alla fine, il sistema proposto sfrutta solo il ​​suolo lunare e la radiazione del Sole, due elementi ampiamente disponibili sulla Luna.

Sulla base dell'osservazione, il team ha proposto una strategia di fotosintesi extraterrestre. Il sistema utilizza il suolo lunare e la luce solare per l’elettrolisi dell’acqua estratta dalla Luna e dal vapore che insieme all'anidride carbonica viene prodotto dagli scarichi dei respiratori degli astronauti, per restituire ossigeno e idrogeno. Inoltre, sempre grazie ai catalizziatori presenti nel terreno selenico, anche l'anidride carbonica esalata dagli umani sulla Luna, può essere raccolta e combinata con l'idrogeno tramite idrogenazione per produrre idrocarburi e alcoli (ad esempio, metano e metanolo) normalmente impiegati come combustibili.

Un'idea da verificare

Il team sta cercando un'opportunità per testare il sistema nello spazio, probabilmente con le future missioni lunari cinesi con equipaggio.
"Utilizziamo risorse ambientali in situ per ridurre al minimo il carico utile dei razzi e la nostra strategia fornisce uno scenario per un ambiente di vita extraterrestre sostenibile e conveniente", ha affermato Yao.

Sebbene l'efficienza catalitica del suolo lunare sia inferiore ai catalizzatori disponibili sulla Terra, il team sta testando diversi approcci per migliorare il design, come la fusione del suolo lunare in un materiale nanostrutturato ad alta entropia, che sarebbe un catalizzatore migliore.

In precedenza, gli scienziati hanno proposto molte strategie per la sopravvivenza sul altri mondi ma la maggior parte dei progetti richiede fonti di energia supplementari. Ad esempio, il rover Perseverance Mars della NASA ha a bordo uno strumento in grado di utilizzare l'anidride carbonica nell'atmosfera del pianeta per produrre ossigeno, ma è alimentato da una batteria nucleare.

"Nel prossimo futuro, vedremo l'industria dei voli spaziali con equipaggio svilupparsi rapidamente", ha detto Yao. "Proprio come l'Era della Vela nel 1600, quando centinaia di navi si diressero verso il mare, entreremo in un'Era dello Spazio". Ma se vogliamo effettuare esplorazioni su larga scala dei mondi extraterrestri, "dovremo pensare a modi per ridurre il carico utile, il che significa fare affidamento sul minor numero possibile di rifornimenti dalla Terra e utilizzare invece risorse in situ".