Inventar uma atmosfera marciana aqui na Terra

Respirar em Marte é um dos maiores desafios à sobrevivência humana no planeta vermelho. Mas uma tecnologia de plasma, que permite transformar dióxido de carbono em oxigénio, pode ser a resposta.

Uma fotografia da experiência que está ser realizada em França
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Uma fotografia da experiência que está ser realizada em França Laboratório de Física de Plasmas da Universidade de Paris

Quando falamos em estados da matéria, todos nos lembramos dos estados sólido, líquido e gasoso. Mas não são os únicos: há também o condensado de Bose-Einstein e o plasma. Este último encontra-se, por exemplo, no Sol. E agora uma equipa de investigadores em Portugal afirma que também é a resposta a um dos maiores desafios à sobrevivência humana em Marte. Ao que parece, respirar no planeta vermelho poderá deixar de ser apenas um sonho através da transformação do dióxido de carbono em oxigénio, graças a uma tecnologia de plasmas.

Para além do clima gélido (em média, 60 graus Celsius negativos), a atmosfera de Marte é composta por 96% de dióxido de carbono e uma pressão cerca de 150 vezes menor que na Terra, o que representa um sério desafio à exploração e à instalação de bases espaciais no planeta. Mas essas condições atmosféricas são, por outro lado, excelentes para a criação de oxigénio a partir da decomposição de dióxido de carbono (CO2), feita com o uso de plasmas de baixa temperatura – é o que defende um artigo científico publicado na revista Plasmas Sources Science and Technology. “Os plasmas servem para quase tudo o que nos passe pela cabeça”, explica ao PÚBLICO Vasco Guerra, do Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear (IPFN) do Instituto Superior Técnico (IST), em Lisboa. O investigador é o principal autor do artigo e está a liderar a investigação sobre esse método de produção de oxigénio, que promete simplificar a logística de uma missão a solo marciano.

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Vasco Guerra, do Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear do Instituto Superior Técnico

E o que é um plasma exactamente? “Costumamos definir um plasma como um gás ionizado, na verdade é mais qualquer coisa que isso”, esclarece Vasco Guerra. “Num ‘plasma de baixa temperatura’ só uma pequena fracção das moléculas está ionizada (pode ser só uma em cada mil moléculas, ou uma em cada milhão, ou ainda menos), onde os electrões têm muita energia (o que permite criar espécies muito reactivas e, por exemplo, dissociar moléculas), mas a temperatura do gás mantém-se relativamente baixa, pelo que as perdas por aquecimento do gás são limitadas.” Dependendo das condições do plasma criado em laboratório, uma temperatura relativamente baixa significa que o gás está tipicamente entre 30 e 1500 graus Celsius: “Por oposição a um ‘plasma quente’, onde todos os átomos e moléculas estão ionizados, como no caso do Sol, onde as temperaturas são muito mais elevadas [na casa dos milhões de graus].”

A equipa – que inclui não só o IPFN, como também a Universidade do Porto e o Laboratório de Física de Plasmas (LPP, na sigla em francês) de Paris – acredita que o plasma poderá separar o dióxido de carbono do oxigénio com maior eficácia em Marte do que na Terra. “São os electrões do plasma que vão induzir a separação do oxigénio do dióxido de carbono”, sublinha. É que, sendo muito energéticos, quando colidem com uma molécula de dióxido de carbono, os electrões transferem uma parte da sua energia para essa molécula, podendo quebrá-la ou fazê-la vibrar, que é o primeiro passo de um mecanismo que também conduz à separação dessa molécula.

E por que é que a eficácia em Marte será maior? Primeiro, porque a menor pressão atmosférica do planeta permitiria criar plasmas sem as bombas de vácuo (para baixar a pressão) nem os compressores (para aumentar a pressão) necessários na Terra. Depois, porque a temperatura é ideal para que o plasma quebre mais facilmente um dos laços químicos que mantém o carbono e o oxigénio firmemente ligados, ao mesmo tempo que impede o dióxido de carbono de se voltar a formar.

Missões humanas, e não só

O método proposto poderá, por um lado, fornecer oxigénio para respirar e, por outro, permitir a produção de combustíveis para o regresso à Terra, pois o dióxido de carbono e o oxigénio podem ser usados para fabricar misturas para a propulsão dos veículos espaciais. “Minimizaria os riscos para a tripulação e para a missão, além de reduzir a logística, permitindo aumentar o escudo da nave espacial e a auto-suficiência. Além disso, reduziria também os custos ao exigir menos veículos de lançamento para completar a missão”, sublinha o artigo científico, que refere que “Marte é o próximo passo na viagem ao Universo.” E aponta como exemplos dessa vontade a missão ExoMars, da Agência Espacial Europeia (ESA), e o programa Red Dragon, da NASA em parceria com a SpaceX, a empresa de Elon Musk, o multimilionário que já disse que quer colonizar Marte com um milhão de pessoas em menos de 100 anos.

Em Março de 2016, foram lançados a sonda Trace Gas Orbiter e o módulo de aterragem Schiaparelli para a primeira parte da ExoMars, mas este último acabou por se despenhar em solo marciano, considerado um “cemitério” de aparelhos espaciais. Antes deste desfecho, a empresa Airbus Defence and Space começou a construir o rover para a segunda parte do programa. E, ainda no ano passado, o então Presidente dos Estados Unidos, Barack Obama, afirmou querer enviar humanos para Marte até 2030 e fazê-los regressar a Terra em segurança. Em Abril deste ano, Donald Trump, o actual Presidente norte-americano, confessou que gostaria de ver americanos em Marte dali a três a sete anos e, já este mês, deu instruções à NASA para levar astronautas à Lua a olhar para Marte. O vice-Presidente dos EUA, Mike Pence, já tinha falado da mudança de planos. “Os astronautas da NASA vão voltar à Lua – não só para deixar pegadas e bandeiras, mas para construir as bases de que precisamos para enviar norte-americanos para Marte e mais além”, declarou no Conselho Nacional do Espaço, que foi ressuscitado com uma cerimónia no Museu Nacional do Ar e do Espaço Smithsonian (Virgínia).

Regressando à tecnologia de plasmas, talvez seja a chave para voltarmos a ver na televisão astronautas a pisar outro solo além do lunar, mesmo que apenas no interior de uma pequena base espacial em Marte. “Começámos a pensar nisso quase como miúdos a brincar aos astronautas, com o mesmo entusiasmo”, conta Vasco Guerra. E acrescenta que se começou por usar o plasma para decompor dióxido de carbono na Terra, para aplicações relacionadas com outros desafios, como as alterações climáticas e a crescente produção de energias renováveis. “Mas, à medida que continuámos a pensar no assunto [criar oxigénio em Marte], começámos a perceber que se calhar era mesmo uma boa ideia.”

O projecto PREMiERE – que pretende usar o dióxido de carbono na Terra como matéria-prima para fabricar combustíveis – acabou por dar origem a um outro projecto, este interplanetário. A inspiração chegou, confessa o investigador, durante uma palestra no IST de Dava Newman, na altura vice administradora da NASA, sobre as missões futuras a Marte. “Durante a palestra, apercebi-me de que talvez fosse possível adaptar de algum modo o conhecimento adquirido no projecto PREMiERE.”

A equipa do IPFN, em conjunto com outros investigadores do IST e da Universidade do Porto, está agora a desenvolver o que Vasco Guerra explica ser a teoria, os modelos e a simulação deste processo. E a Universidade de Paris tem estado a fazer as experiências de decomposição de CO2, bem como a Universidade Tecnológica de Eindhoven (Holanda), que também já está a colaborar na investigação. Não sabem quando será uma realidade, mas até lá talvez se possa começar a pensar em colocar em Marte painéis solares, geradores, câmaras onde se criará os plasmas e o material para recolher o oxigénio que se produzirá.

Texto editado por Teresa Firmino