Tudósok szén-dioxidból oxigént csináltak lézerrel

A fotoszintézis tényleg egy csoda, nem igaz? Lehetővé teszi a növények, baktériumok és algák számára, hogy szén-dioxidot vegyenek, és egy kis napfény segítségével oxigénné alakítsák, amit mindannyian belélegzünk. De most a tudósok kivették a fotoszintézist az egyenletből, és sikerült oxigént (O2) előállítaniuk úgy, hogy a szén-dioxidot (CO2) lézerrel csapkodják.

A kémiában az általános bölcsesség szerint a molekulák, ha antropomorfizálnánk őket, lusták. A szén-dioxid, amikor kötéseit alkotóelemeire bontjuk, a “minimális energiájú utat” választja, vagyis egy oxigénatomra és egy szén-monoxid-molekulára (CO) bomlik, mert – ahogy Arthur Suits és David Parker kémikusok a Science-ben megjelent új elemzésükben kifejtik – a CO “sokkal stabilabb kétatomos kötéssel rendelkezik, mint az O2 .”

Ha egy ASCII art verziót kellene készítenem arról, hogyan néznek ki a szén-dioxid kémiai kötései, az valami ilyesmi lenne:

O=C=O

A szén kettős kötésben van az oxigénatomokkal, és kémiailag sokkal egyszerűbb, ha egyszerűen levágjuk az egyik ilyen kötést, és létrehozunk egy CO molekulát és egy oxigénatomot.

A hagyományos bölcsesség szerint tehát szinte minden körülmények között lehetetlen a szén-dioxidot – például egy ember kilégzéséből – visszaalakítani gáznemű oxigénné, amihez két oxigénatomra lenne szükség. A Kaliforniai Egyetem (Davis) kutatói azonban úgy döntöttek, hogy éppen ezt próbálják megtenni, mégpedig úgy, hogy a szén-dioxidot egy úgynevezett “nagy energiájú vákuumos ultraibolya lézerrel gerjesztik.”

Kiderült, hogy a szén-dioxidnak és más molekuláknak magasan gerjesztett (és még mindig antropomorf) állapotban egy kicsit több energiájuk van arra, hogy átugorják ezt a minimális energiautat, és mint minden izgatott ember/molekula, kedvet kapnak a “bolyongáshoz”, ami egy olyan kémiai jelenség, amelynek során a kémiai kötések más módon szakadnak meg.

A UC Davis kutatói megállapították, hogy a kémiai kötések valóban más módon szakadtak meg, és képesek voltak a szén-dioxidot visszaalakítani oxigénné és egyetlen szénatomra (a felfedezést a Science-ben is ismertetik).

Suits és Parker elemzésükben ezt így magyarázzák:

Ezek a CO2-eredmények a barangolás példái lehetnek, a reakciók egy különösen feltűnő osztálya, amely az utóbbi években jelent meg, és amelyben egy gerjesztett molekula egyszerű kötéshasadással kezd disszociálni, de ehelyett egy intramolekuláris reakció megy végbe, amely váratlan termékekhez vezet.

Ez egy nagyszerű felfedezés, amely elárulhat valamit arról, hogyan alakult ki a Föld légköre. A vákuumos ultraibolya fény ugyanis általában kölcsönhatásba léphet a szén-dioxiddal a felső légkörben, ahol a Nap fénye az űr vákuumában lévő molekulákba csapódik.

A Földön található oxigén nagy része a “Nagy Oxigéneseményből” származik, amely a tudósok szerint egy fotoszintézis által vezérelt esemény volt, amely nagyjából 2,4 milliárd évvel ezelőtt történt. De újabban a tudósok azzal érvelnek, hogy legalább kis mennyiségű oxigénnek kellett lennie valahol a Föld légkörében ahhoz, hogy ez az esemény eredetileg bekövetkezzen, és ez a felfedezés nyilvánvalóan egy magyarázat lenne arra, hogyan létezhetett ez az oxigén.

És mivel péntek van, és mivel szeretünk a távoli jövőbe tekinteni itt a Motherboardon, gondoljunk bele, mit jelenthet ez a felfedezés:

Elértem a tanulmány szerzőit azzal kapcsolatban, hogy szerintük a felfedezésnek van-e bármilyen hatása a távoli jövő eszközeire, ahol mondjuk egy zárt rendszerű légzőkészüléket lehetne létrehozni, ahol az emberek az űrben kilélegezhetnék a szén-dioxidot, és egy kis vákuumos ultraibolya lézerrel vissza lehetne lőni azt oxigénné, amit aztán újra belélegezhetnének.

A kutatók közül, akiknek e-mailt küldtem, sajnos senki sem válaszolt nekem, de Suits és Parker elemzésükben megjegyzik, hogy a nagy energiájú vákuum-ultraibolya lézerek új útjait és alternatíváit kutatják a barangolás előidézésére. A nagyenergiájú vákuum-ultraibolya lézerek végül is úgy tűnik, hogy sok energiát igényelnének a működésükhöz – ami potenciálisan semmissé tehet bármilyen éghajlati előnyt, ha az elméd már odáig eljutott -, de hé, sosem lehet tudni.

Mindenesetre, ez a sci-fi íróknak adhat némi új anyagot, amivel dolgozhatnak.