Tutkijat muuttivat hiilidioksidin hapeksi laserilla

Fotosynteesi on tosiaan ihme, eikö olekin? Sen avulla kasvit, bakteerit ja levät voivat ottaa hiilidioksidia ja muuttaa sen pienen auringonvalon avulla hapeksi, jota me kaikki hengitämme. Mutta nyt tiedemiehet ovat ottaneet fotosynteesin pois yhtälöstä ja onnistuneet valmistamaan happea (O2) räiskimällä hiilidioksidia (CO2) laserilla.

Kemiassa yleinen viisaus on, että molekyylit ovat laiskoja, jos ne haluttaisiin ihmiskuvata. Kun hiilidioksidi hajottaa sidoksiaan osiinsa, se kulkee ”minimienergian polkua” eli se hajoaa yhdeksi happiatomiksi ja hiilimonoksidimolekyyliksi (CO), koska kuten kemistit Arthur Suits ja David Parker selittävät Science-lehdessä julkaistussa uudessa analyysissään, CO:lla ”on paljon vakaampi kaksiatominen sidos kuin O2:lla”.”

Jos tekisin ASCII-taideversion siitä, miltä hiilidioksidin kemialliset sidokset näyttävät, se olisi jotakuinkin tällainen:

O=C=O

Hiili on kaksoissidoksissa happiatomeihin, ja kemiallisesti katsottuna on paljon helpompaa yksinkertaisesti katkaista yksi näistä sidoksista ja luoda CO-molekyyli ja happiatomi.

Konventionaalisen käsityksen mukaan on siis lähes kaikissa olosuhteissa ollut mahdotonta ottaa hiilidioksidia – esimerkiksi ihmisen uloshengityksestä – ja muuttaa se takaisin kaasumaiseksi hapeksi, mikä vaatisi kaksi happiatomia. Kalifornian Davis-yliopiston tutkijat päättivät kuitenkin kokeilla juuri tätä virittämällä hiilidioksidia niin sanotulla suurienergisellä tyhjiö-ultraviolettilaserilla.”

Kävi ilmi, että erittäin kiihdytetyssä (ja edelleen ihmismäisessä) tilassa hiilidioksidilla ja muilla molekyyleillä on hieman enemmän energiaa ohittaa tuo minimienergiareitti, ja kuten mikä tahansa kiihdytetty ihminen/molekyyli tuntee itsensä ”vaeltajaksi”, mikä on kemiallinen ilmiö, jossa kemialliset sidokset rikkoutuvat muilla tavoin.

UC Davisin tutkijat havaitsivat, että kemialliset sidokset todellakin rikkoutuivat muilla tavoin, ja pystyivät muuttamaan hiilidioksidin takaisin hapeksi ja yhdeksi hiiliatomiksi (he kuvaavat löydöstä myös Science-lehdessä).

Suits ja Parker selittävät asian analyysissään näin:

Nämä CO2-tulokset saattavat olla esimerkki vaeltamisesta, viime vuosina esiin tulleesta erityisen silmiinpistävästä reaktioiden luokasta, jossa kiihdytetty molekyyli alkaa dissosioitua yksinkertaisen sidoksen pilkkoutumisen kautta, mutta sen sijaan tapahtuu molekyylin sisäinen reaktio, joka johtaa odottamattomiin tuotteisiin.

Hieno löytö, joka voi kertoa meille jotain siitä, miten maapallon ilmakehä muodostui. Tyhjiöultraviolettivalo saattaa nimittäin yleisesti olla vuorovaikutuksessa hiilidioksidin kanssa yläilmakehässä, jossa Auringon valo osuu molekyyleihin avaruuden tyhjiössä.

Suurin osa maapallon hapesta on peräisin ”suuresta hapetustapahtumasta”, jonka tutkijat uskovat olleen fotosynteesin johtama tapahtuma noin 2,4 miljardia vuotta sitten. Mutta viime aikoina tiedemiehet ovat väittäneet, että jossain maapallon ilmakehässä on täytynyt olla ainakin pieniä määriä happea, jotta tuo tapahtuma olisi alunperin voinut tapahtua, ja tämä löytö olisi ilmeisesti yksi selitys sille, miten tuota happea on voinut olla olemassa.

Ja koska on perjantai ja koska tykkäämme kurkistella kaukaiseen tulevaisuuteen täällä Motherboardissa, ajattele, mitä löytö voisi mahdollisesti tarkoittaa: Tämä koe todistaa, että meillä on täällä maapallolla keinot ottaa ihmisen hengityksen jätetuotetta ja muuttaa se takaisin syötteeksi.

Kysyin tutkimuksen tekijöiltä, oliko löydöksellä heidän mielestään vaikutuksia kaukaisen tulevaisuuden laitteisiin, joilla voitaisiin luoda vaikkapa suljetun järjestelmän hengityslaite, jossa ihmiset avaruudessa hengittäisivät ulos hiilidioksidia ja jokin pieni tyhjiö-ultraviolettilaser räjäyttäisi sen takaisin hapeksi, jota voisi taas hengittää.

Kukaan tutkijoista, joille lähetin sähköpostia, ei valitettavasti vastannut minulle, mutta Suits ja Parker huomauttavat analyysissään, että suurienergisille tyhjiö-ultraviolettilasereille tutkitaan uusia väyliä ja vaihtoehtoja vaelluksen aikaansaamiseksi. Suurenergiset tyhjiö-ultraviolettilaserit vaikuttavat loppujen lopuksi siltä, että ne vaatisivat paljon virtaa toimiakseen – mikä voisi mahdollisesti mitätöidä kaikki ilmastohyödyt, jos mielesi on mennyt sinne, mutta hei, eihän sitä koskaan tiedä.

Ainakin sen pitäisi antaa scifi-kirjoittajille uutta materiaalia työstettäväksi.