Le facce polverose della Luna e di Marte nascondono pericoli invisibili per i futuri esploratori. Le aree di materiale altamente ossidante potrebbero essere sufficientemente reattive da produrre ustioni chimiche sulla pelle o sui polmoni non protetti degli astronauti. Prendendo ispirazione da una ricerca pionieristica della vita marziana, un team greco sta sviluppando un dispositivo per rilevare queste "specie reattive dell'ossigeno", oltre a raccogliere ossigeno sufficiente da esse per permettere agli astronauti di respirare indefinitamente. I lander Viking statunitensi che atterrarono su Marte nel 1976 alla ricerca di vita marziana, portarono esperimenti i cui risultati sono ancora dibattuti più di quattro decenni dopo.
L'esperimento "Labeled Release" di Viking ha applicato un liquido micronutriente a un campione di terreno marziano, che ha rilasciato abbondanti quantità di ossigeno in risposta. Alcuni scienziati autorevoli interpretarono questo risultato come prova della vita microbica su Marte, tuttavia, anche dopo che il campione è stato sterilizzato con calore a 160 ° C, questa produzione di ossigeno è continuata. Nel frattempo altri esperimenti Viking non hanno trovato tracce di sostanze chimiche organiche.
"L'interpretazione principale oggi è che i risultati erano dovuti a una reazione chimica abiotica", ha osservato il Prof. Elias Chatzitheodoridis del Dipartimento di Scienze Geologiche dell'Università Tecnica Nazionale di Atene.
"La produzione di ossigeno è stata causata da una specie reattiva dell'ossigeno che reagisce con l'acqua nel liquido nutritivo", ha spiegato il Prof. Christos Georgiou del Dipartimento di Biologia dell'Università di Patrasso. "Tali specie reattive possono provenire da sali metallici di superossidi, perossidi o perclorati, l'ultimo dei quali è stato effettivamente rilevato dal lander Mars Phoenix della NASA nell'artico marziano nel 2008.
"Tracciare tali specie altamente reattive sarà importante per i coloni marziani e lunari, non solo perché la loro presenza sarà ostile all'insediamento umano e alla crescita delle colture, ma anche perché cancellano ogni traccia di possibili bio-fossili marziani, quindi queste aree possono essere escluse dalla ricerca di vita su Marte".
Il Dipartimento di Biologia dell'Università di Patrasso ha già eseguito esperimenti sulla generazione di specie reattive dell'ossigeno in campioni di suolo provenienti dai deserti aridi, simili a Marte, Mojave e Atacama, nonché da sali di perclorato esposti alle radiazioni.
"Queste specie reattive dell'ossigeno sono create da un'intensa irradiazione ultravioletta della superficie, in particolare di minerali frammentati da temperature estreme e micrometeoriti, risultando con molti legami chimici liberi," ha spiegato Georgiu.
I team universitari combinati si sono resi conto che l'esperimento di micronutrienti liquidi Viking sarebbe stato un modello praticabile per un rilevatore di queste specie reattive di ossigeno. I campioni di terreno verrebbero collocati in un dispositivo microfluidico, producendo ossigeno rilevabile attraverso il contatto con acqua più l'azione dei catalizzatori. Hanno proposto l'idea all'ESA attraverso la Open Space Innovation Platform, alla ricerca di idee promettenti per la ricerca e lo sviluppo.
"L'aspetto interessante è che questa tecnica può essere utilizzata per qualcosa di più del semplice rilevamento di superossido", ha spiegato l'ingegnere dei materiali e dei processi dell'ESA Malgorzata Holynska.
"Il progetto, supportato attraverso l'elemento di sviluppo tecnologico dell'ESA, includerà la progettazione iniziale di un dispositivo reattore su larga scala per estrarre periodicamente ossigeno dal suolo, ciò che chiamiamo 'agricoltura dell'ossigeno'. L'irradiazione UV solare reintegrerà quindi il loro apporto di ossigeno nel giro di poche ore. La stima è che un'area di 1,2 ettari (3 acri) produrrebbe abbastanza ossigeno per mantenere in vita un singolo astronauta.
"La regolite di Luna e Marte disponibile in commercio, chimicamente alterata dal contatto con l'atmosfera ricca di ossigeno della Terra, non è adatta per i test", afferma il Prof. Chatzitheodoridis. Di conseguenza, il team di progetto sta cercando di creare i propri simulanti in ambienti controllati. Useremo inoltre meteoriti lunari e marziani per testare lo strumento, ma prevediamo anche di richiedere alla NASA campioni lunari reali per i test".
"L'obiettivo è che il rilevatore di prospezione dovrebbe essere più piccolo di un libro tascabile", afferma il Dr. Ioannis Markopoulos, a capo della società 01 Mechatronics, che prevede di produrre un prototipo di rivelatore. "È probabile che gli astronauti lo troverebbero utile per l'intero arco di qualsiasi missione sulla Luna e su Marte".
"Le specie reattive dell'ossigeno sono prodotte nei nostri corpi, quindi i nostri corpi producono antiossidanti in risposta", aggiunge il Prof. Georgiou. "Possono anche essere prodotti attraverso terreni terrestri aridi esposti alle radiazioni e durante le attività minerarie. Nello spazio saranno prodotti dalla radiazione cosmica che interagisce con le superfici metalliche, come sui serbatoi di acqua e cibo, e l'ossigeno della cabina, quindi un tale rilevatore sarà sicuramente utile per monitorare l'ambiente del veicolo spaziale".
Markopoulos aggiunge: "Vediamo certamente il potenziale per uno spin-off terrestre; con queste dannose specie reattive dell'ossigeno diffuse sulla Terra, il potenziale è lì per un ottimo strumento per la commercializzazione".