Em abril deste ano, foi divulgado pela NASA que o rover Perseverance, enviado a Marte em julho de 2020, fez alguns testes para formar oxigênio usando como matéria-prima o ar existente no planeta. Isso chamou a atenção, pois o oxigênio (O2) é o gás presente na atmosfera da Terra que faz ela ser respirável para nós, humanos. A presença de oxigênio, portanto, é um passo importante para futura viagens com pessoas para o planeta vermelho. Além disso, a sociedade que nós desenvolvemos utiliza muito este gás mesmo sem nos darmos conta. O motor dos veículos, por exemplo, funciona pela reação química chamada combustão que combina o combustível (gasolina, diesel ou etanol, por exemplo) com o O2 da atmosfera e faz gerar calor e energia para movimentar as partes do motor. A ideia principal da NASA seria de utilizar futuramente este O2 produzido localmente em Marte também para alimentar motores de veículos pesados e para transporte de pessoas.

Desde os anos 1950 foram planejadas missões em Marte nas quais humanos seriam levados a explorar o planeta. Já nos anos 90 e 2000, teve destaque um conjunto de propostas para arquitetar detalhadamente as etapas dessas explorações futuras, envolvendo veículos que seriam usados pelos astronautas, assim como os equipamentos necessários à missão. Uma das preocupações dessa proposta, era a origem do O2 usado pelos motores dos veículos e foguetes que seriam utilizados nas missões. Afinal, seria muito pesado e caro levar a quantidade necessária desse gás da Terra até Marte. Para decolar um foguete com quatro astronautas da superfície de Marte, por exemplo, seria necessário quase 7 mil kg de combustível e quase 25 mil kg de O2. E seriam necessários mais 3 mil kg de desse gás para os astronautas respirarem por um ano em Marte. Portanto, a proposta mais barata foi de produzir o O2 localmente. Então foi feito experimento para isso pelo rover Perseverance.

Localização do equipamento MOXIE no rover Perseverance, enviando a Marte. Em baixo, vamos mecanismo de conversão do CO2 atmosférico em O2 usando eletricidade.

A atmosfera de Marte é muito pobre em O2, tendo somente em torno de 0,13% (na Terra, a porcentagem é de cerca de 21%), porém muito concentrada em dióxido de carbono (CO2), com 96%. O experimento programado para a Perseverance realizar foi chamado de MOXIE (sigla para “Experimento de utilização de recurso local para oxigênio em Marte” em tradução livre do inglês). O experimento faz a transformação do CO2 atmosférico local em O2 utilizando de eletricidade. O sistema faz a mesma conversão que plantas fazem: “É como se fosse uma árvore elétrica”, afirmou Michael Hetch, pesquisador do Instituto tecnológico de Massachusetts (MIT) e líder do projeto experimental MOXIE.

Para fazer a conversão do CO2 em O2, o MOXIE utiliza o princípio de uma célula eletrolítica, onde a eletricidade de um gerador ou bateria é utilizada para provocar uma reação química. Este princípio é muito utilizado comercialmente, por exemplo, para se formar gás hidrogênio (H2) e oxigênio (O2) a partir da água (H2O) e para se formar alumínio (Al) a partir da bauxita (rocha rica do composto Al(OH)3). A eletricidade, na voltagem e nas condições certas, passando por eletrodos expostos a um composto químico, induz que aconteçam reações químicas na interface entre os eletrodos e a matéria prima. No caso do equipamento do MOXIE, os eletrodos são porosos e feitos de metais específicos para formar O2 a partir do CO2. No eletrodo negativo (-), acontece a formação de monóxido de carbono (CO) a partir do CO2 e a formação de íons (átomos com carga elétrica) de oxigênio que então atravessam uma cerâmica entre os eletrodos negativo e positivo e forma o oxigênio no eletrodo positivo (+). O sistema do experimento MOXIE mostrou ter maior eficiência quando o sistema é aquecido até os 800°C e, só depois de alcançar essa temperatura, o O2 começou a ser produzido.

Gráfico traduzido do apresentado pelo grupo de pesquisadores responsáveis pelo MOXIE em 21 de abril de 2021. Mostra o resultado do experimento MOXIE onde primeiro se aqueceu o sistema e depois começou a formar o O2 em Marte. Fonte: traduzido de MIT Haystack Observatory.

A célula converte o CO2 em O2, mas também acaba gerando dois produtos indesejados: o monóxido de carbono (CO) e até fuligem. Apesar desses contrapontos, o experimento foi bem-sucedido, formando até 5,37 g de O2 em uma hora, quantidade suficiente para um astronauta respirar por 10 minutos. O experimento foi executado por um curto período para se verificar se era rentável e quais os problemas poderiam surgir. Mas logo foi encerrado, para que a energia da Perseverance fosse utilizada nos outros instrumentos do rover, continuar continuando sua missão científica de buscar por sinais de vida no planeta vermelho. Logo, esperamos que resultados mais detalhados do MOXIE sejam divulgados pela grande equipe envolvida no projeto. Mesmo assim, já temos o registro de um marco histórico, pois pela primeira vez o ser humano conseguiu produzir ar respirável em outro planeta, somando a outros marcos da Perseverance.