Menschen im Weltraum – das ist mittlerweile ja nichts Besonderes mehr. Seit fast 19 Jahren ist die Internationale Raumstation dauerhaft von Astronauten bewohnt, davor gab es schon die Mir, die seit 1986 fast permanent besetzt war. Ein Traum für Astronauten bleibt aber nach wie vor eine Reise zum Mars. Ein großes Problem dabei: die Sauerstoffversorgung. Und genau hier könnte es jetzt eine Lösung geben.
Wissenschaftler aus Kalifornien haben Kohlendioxid, kurz CO2, auf eine Fläche prallen lassen und so Sauerstoff gewonnen. Das klingt simpel, könnte aber einer Revolution gleich kommen, die uns etwas näher zum Mars bringt. Um das zu verstehen, müssen wir etwas tiefer in die Chemie eindringen und uns ein CO2-Molekül genauer anschauen, erklärt Meike Rosenplänter aus unseren Wissensnachrichten. Das CO2-Molekül besteht aus einem Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoff-Atomen. Diese drei Atome sind im Grunde in einer Reihe angeordnet: jeweils außen die Sauerstoffatome und in der Mitte das Kohlenstoffatom.
Um daraus O2 zu gewinnen – also den molekularen Sauerstoff, den wir atmen, aus zwei Sauerstoffatomen – müsste sich dieses CO2-Molekül so verbiegen, dass sich das Ganze zu einem Dreieck verformt und sich die beiden Sauerstoff-Atome dann verbinden. Dafür war bisher extrem viel Energie und mindestens ein zusätzlicher Reaktionspartner nötig.
Rosettas Fund in der Gashülle
Warum die Forscher jetzt auf die Idee gekommen sind, dieses ungewöhnliche Verfahren auszuprobieren? Die Raumsonde Rosetta hat in der Gashülle des Kometen Churyumov-Gerasimenko molekularen Sauerstoff, also O2, gefunden. Das hat die Neugier der Forscher geweckt, weil sie sich erst mal nicht erklären konnten, wie es dort hingekommen ist. Eine Möglichkeit: CO2 könnte in O2 und ein Kohlenstoff-Atom zerfallen sein. Das haben die Wissenschaftler in Modellen erprobt und herausgefunden, dass das Zusammenprallen von schnellen Gasmolekülen – zum Beispiel in der Hülle eines sich schnell bewegenden Kometen – genügend Energie aufbringt, damit sich die CO2-Moleküle so aufspalten.
"Es wäre also irgendwann möglich, CO2 aus der Luft auf dem Mars zu nehmen, es mit großer Geschwindigkeit gegen irgendwas prallen zu lassen, und dann hätte man Sauerstoff."
Die Forscher haben es ausprobiert: Sie haben einen Strom von CO2-Molekülen im Vakuum auf eine Goldfolie prallen lassen. Gold deshalb, weil das reaktionsträge ist – es ist also, einfach ausgedrückt, zu faul, um selbst mit dem CO2 zu reagieren. Ein Großteil der CO2-Moleküle ist bei dem Experiment dann entweder komplett in seine Einzelteile zerfallen oder zu Kohlenmonoxid, also in ein Kohlenstoffatom und ein Sauerstoffatom plus ein einzelnes Sauerstoffatom. Ein kleiner Teil hat sich aber tatsächlich in O2 umgewandelt, allein durch den Zusammenstoß mit der Folie.
Das alles klingt kompliziert, könnte uns aber dabei helfen, eines Tages zum Mars zu fliegen. CO2 gibt es in der Atmosphäre des Mars zu Genüge. Es wäre künftig also möglich, das CO2 aus der Marsluft zu verwenden, es mit viel Geschwindigkeit gegen irgendwas prallen zu lassen und so Sauerstoff zu gewinnen.
Noch klappt das nicht, weil schlicht die Ausbeute an Sauerstoff noch zu gering ist. Das schreiben auch die Forscher aus Kalifornien in ihrer Studie. Aber es ist eben eine Methode, die neue Möglichkeiten eröffnet. Jetzt muss noch ein Weg gefunden werden, um die Ausbeute an O2 zu vergrößern – eventuell durch die Kombination mit anderen Reaktionswegen. Und dann kann es vielleicht irgendwann auf die große Reise gehen.