Müsste eine Siedlung auf dem Mars Stickstoff importieren?

Ich denke, es ist ziemlich sicher anzunehmen, dass der Mars reichlich Stickstoff in seinen Mineralvorkommen eingeschlossen hat, da es eines der am häufigsten vorkommenden Elemente des Sonnensystems ist und der Planet aus derselben protoplanetaren Scheibe wie die Erde gebildet wurde. Einige stickstoffreiche Mineralien sind eine sichere Wahl, insbesondere solche magmatischen Ursprungs, die in den oberen Schichten des Marsbodens in vulkanisch aktiveren Regionen leicht zugänglich sein könnten. Da wir viele solcher Regionen kennen, sollte das kein Problem sein. Beispielsweise ist bekannt, dass Silikatminerale bei Überhitzung erhebliche Mengen an Stickstoff aus der Umgebung binden (Lava / Magma), und Chondriten können bis zu 27,96 % Stickstoff pro Gewicht binden (z . B. Sinoit Si2N2O ).

Solche stickstoffreichen Mineralvorkommen könnten entweder direkt als Düngemittel verwendet werden und die Pflanzen und Bakterien durch ihren Stickstoffkreislauf langsam die Atmosphäre damit anreichern, oder es chemisch, mit Überhitzung oder anderen Prozessen extrahieren, möglicherweise als Nebenprodukt der Extraktion anderer gesuchter nach Mineralien und Erzen vielleicht das Titanmineral Osbornit (TiN), das zu 22,63 % aus Stickstoff besteht.

Diese Stickstoffextraktion hängt also davon ab, wie viel Sie davon benötigen. Als atmosphärisches Gas ist es nicht wirklich notwendig und könnte durch andere ungiftige Inertgase (vielleicht Argon , das bereits ungefähr 2% der Marsatmosphäre ausmacht?) ersetzt werden, um zB den atmosphärischen Druck zu erhöhen. Pflanzen nehmen natürlich keinen Stickstoff aus der Luft auf (obwohl wir jetzt die Technologie haben , um dies für sie zu ermöglichen), daher ist dies nicht unbedingt erforderlich, und der Bedarf der Industrie könnte durch das bereits erwähnte Stickstoffgas-Nebenprodukt anderer Prozesse, wie z als Erzbergbau.

Stickstoff wird normalerweise als das fehlende Schlüsselelement für die Terraformung des Mars angesehen. Es könnte irgendwo welche geben, aber ja, der Mars würde viel mehr Stickstoff benötigen, als er derzeit in seiner Atmosphäre hat. Laut diesem Artikel ist es sehr schwierig, Nitrate spektroskopisch nachzuweisen, und sie existieren normalerweise nur mindestens 1 Meter unter der Oberfläche. Bis wir anfangen, auf dem Mars zu graben, werden wir nicht wissen, ob er genug Stickstoff hat, um sich selbst zu versorgen. Aber ja, Stickstoff wird der Schlüssel zum Leben sein, wie wir es auf dem Mars kennen, alles andere, was das Leben braucht, wissen wir, dass wir dort finden können.

Marsatmosphäre kann durch gute Kompressoren gesammelt werden. Ein solcher Kompressor ist jahrhundertealte Technik und sehr günstig.

Danach kann Stickstoff durch fraktionierte Destillation extrahiert werden , ungefähr so ​​wie wir es auf der Erde tun (Kühlung macht$CO_2$verfestigen sich schnell, Restaufwand wird aufgewendet, um es von der zu trennen$O_2$Teil).

Das alles erfordert keine Hochtechnologie und nicht einmal zu viel Energie.

Es ist sogar noch einfacher als die nächsten Schritte (Umwandlung des Stickstoffs in Ammoniak oder Düngemittel).

All dies ist viel einfacher als der Import von Stickstoff von anderen Körpern (wie von der Erde).

Wahrscheinlich gibt es auch verschiedene stickstoffhaltige Mineralien im Marsboden, da es auch eines der häufigsten Elemente im Sonnensystem ist, aber unsere aktuellen Proben/Sonden qualifizieren sich noch nicht als Bergbauforschung.

Der Wikipedia-Artikel „Atmosphere of Mars“ gibt den Stickstoffanteil der Marsatmosphäre mit 2,6 % an. Es ist dann möglich, Stickstoff mit einem Kompressor aus der Atmosphäre zu gewinnen und andere Komponenten wie das CO2 zu entfernen.

Der Wikipedia-Artikel zur Kabinendruckbeaufschlagung; Raumfahrzeuge weisen darauf hin, dass die US-amerikanischen Mercury-, Gemini- und Apollo-Programme keinen Stickstoff verwendeten und dass moderne Raumanzüge reinen Niederdrucksauerstoff ohne beigemischten Stickstoff verwenden, um flexibel zu bleiben.

Die moderne ISS und die russischen Programme verwenden jedoch alle Stickstoff, ein Inertgas.

Der Wikipedia-Artikel Polare Eiskappen des Mars sagt:

Während des Winters eines Pols liegt es in ständiger Dunkelheit, kühlt die Oberfläche ab und verursacht die Ablagerung von 25–30 % der Atmosphäre in Platten aus CO2-Eis (Trockeneis).

Es beschreibt die Ablagerung als „Frost“ und nicht als Schnee, aber ich bin mir nicht sicher, ob es eine genaue Beschreibung davon gibt. Ich konnte nicht viel darüber finden, ob entweder dem Wassereis oder dem Kohlendioxid-Trockeneis festes oder flüssiges Ammoniak beigemischt ist.

Mir ist aufgefallen, dass Sie Terraforming in der Frage nicht erwähnt haben, also nehme ich an, dass Sie nach Atemgas für eine Marskolonie fragen. Eventuell Stickstofffixierung auch für Gewächshauslandwirtschaft?

Laut https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/marsfact.html ist die Marsatmosphäre

95,1 % Kohlendioxid (CO2),

2,6 % Stickstoff (N2) und

2 % Argon (Ar). Vergiss die Argonen nicht.

Kurzfristig kann reines O2 als Atemgas bei physiologischem Partialdruck (ca. 5 psi) verwendet werden. Bei längerer Anwendung (über Wochen) ist es notwendig, es mit einem Inertgas zu mischen, um Atelektase (Kollaps der Luftsäcke in der Lunge) zu verhindern. N2 und Ar sind als inerte Verdünnungsgase zum Atmen von O2 austauschbar. Außerdem sind beide in Rebreather-Kreisen recycelbar. Da sie nicht verbraucht werden, ist eine sehr kleine Zufuhr erforderlich.

Für die Extraktion von Gasen aus der Atmosphäre ist die Kryotechnik eine ausgereifte Technologie im industriellen Maßstab. Wenn Methan in situ aus CO2 auf dem Mars hergestellt werden soll, wird es einen glorreichen Überfluss an verfügbarem N2, Ar und O2 geben.

Für die Reinigung zu Atemluft werden CO2-Spuren mithilfe der Druckwechseladsorption, einem weiteren ausgereiften chemischen Verfahren, leicht von Stickstoff und Argon getrennt.

Keine Sorge, Kumpel, für unter Druck stehende Kolonien. Wenn Sie Terraforming planen, haben Sie Pech.

Die Marsatmosphäre besteht zu etwa 2,6 % aus Stickstoff. Das bedeutet, dass allein in der Atmosphäre etwa 6,5 ​​bis 14 kg Stickstoff vorhanden sind.

Jede Kolonie oder sogar Langzeitforscher auf dem Mars wird bereits Gase aus der Atmosphäre extrahieren. CO2 für Brennstoff und Sauerstoff, mindestens.
Stickstoff ist in der Marsluft ähnlich reichlich vorhanden wie Argon in der Erdluft. Leicht verfügbar, leicht zu erreichen, erfordert aber ein gutes Stück Maschinen und viel Energie, um dorthin zu gelangen. Und fast ein kostenloses Nebenprodukt, wenn Sie die Luft bereits komprimieren und verflüssigen.
PS Mars hat auch Argon in sehr ähnlichen Mengen. Holen Sie es, während Sie das N2 bekommen, sein praktisches Zeug.

6,5e14kg insgesamt.

Als Puffergas für eine beliebige Anzahl von Kuppeln und als Teil des Düngemittels für alle eingeschlossenen Gewächshausökosysteme ist es mehr als ausreichend.

Wir müssen keinen Stickstoff für Kolonien importieren, aber wir müssen in die Konzentrations- und Extraktionsinfrastruktur dafür investieren.

Aber wir könnten es nicht leichtfertig verwenden. Die Verwendung von N2 als Einweg-Spülgas oder als Kaltgas-Triebwerke für gemeinsame Oberflächenoperationen wäre wahrscheinlich nicht ratsam. Aber es gibt viel Co2, das in diesen Rollen verwendet werden kann.

Hier ist zunächst die große Antwort, womit wir auf dem Mars beginnen müssen. Dies ist aus dem Wikipedia-Artikel Atmosphere of Mars .

Dieser Druck liegt weit unter der Armstrong-Grenze für den ungeschützten menschlichen Körper. Die atmosphärische Masse des Mars von 25 Teratonnen steht im Vergleich zu den 5148 Teratonnen der Erde; Mars hat eine Skalenhöhe von 11,1 Kilometern (6,9 Meilen) [2] gegenüber 8,5 Kilometern (5,3 Meilen) der Erde. [3]

Die Marsatmosphäre besteht unter anderem aus etwa 96 % Kohlendioxid, 1,9 % Argon, 1,9 % Stickstoff und Spuren von freiem Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Wasser und Methan [1] bei einer mittleren Molmasse von 43,34 g/mol. [4] [5] Seit dem Nachweis von Methanspuren im Jahr 2003 [6] [7], die möglicherweise auf Leben hinweisen, aber auch durch einen geochemischen Prozess, vulkanische oder hydrothermale Aktivität erzeugt werden können, besteht ein erneutes Interesse an seiner Zusammensetzung. [8]

Es gibt mehrere Möglichkeiten, die funktionieren könnten.

1. Konzentration auf die Atmosphäre auf dem Mars die 1,9 % Sauerstoff und 1,9 % Argon Bestandteile einer atembaren Atmosphäre.
2. Photosynthese
3. Die Nutzung von Energiequellen wie Sonne und Geothermie, um CO2 in O2 und CO umzuwandeln, ist eine beträchtliche Menge an Energie

Hier ist ein NASA-Experiment, um genau das zu tun

http://sciencenordic.com/scientists-are-trying-brew-oxygen-mars

Wie man auf dem Mars Sauerstoff braut

In der Marsatmosphäre gibt es praktisch keinen Sauerstoff, aber das MOXIE-Gerät „braut“ Sauerstoff aus Kohlendioxid (CO2), das in der Atmosphäre des Planeten reichlich vorhanden ist.

Ein Kohlendioxidmolekül besteht aus einem Kohlenstoffatom (C) und zwei Sauerstoffatomen (O2), und es wird die Aufgabe des MOXIE-Apparats sein, die Kohlendioxidmoleküle auseinander zu spalten.

Der Spaltprozess erfordert Energie, aber das Endergebnis sind Sauerstoffmoleküle und ein Nebenprodukt in Form von Kohlenmonoxid (CO).

„MOXIE funktioniert wie eine Art umgekehrte Brennstoffzelle. Eine Brennstoffzelle erzeugt Energie, indem sie Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser verschmilzt. Stattdessen verwenden wir Energie, um ein Sauerstoffatom aus CO2 zu entfernen“, sagt Madsen.

Er erklärt, dass MOXIE seine Energie von einem Radio Thermal Generator (RTG) beziehen wird, der Strom aus der in radioaktivem Plutonium entwickelten Wärme erzeugt.

Wird Menschen auf dem Mars mit Sauerstoff versorgen

Rund 96 Prozent der Marsatmosphäre besteht aus Kohlendioxid, also reichlich Rohstoff für die Sauerstoffproduktion.

NASA-Sprecher haben erklärt, dass MOXIE nur der Anfang der Sauerstoffproduktion auf dem Mars ist.

„Die Fähigkeit, Sauerstoff auf der Marsoberfläche zu produzieren, ist ein großer Schritt nach vorne, wenn es um die zukünftige Erforschung des Mars durch die Menschheit geht“, sagte Michael Meyer, ein führender Wissenschaftler des Mars Exploration Program der NASA, gegenüber Space.com.

Geplant ist, auf dem Roten Planeten eine ganze Sauerstofffabrik zu bauen, die etwa 100-mal so groß sein wird wie der erste MOXIE-Prototyp, der mit der Mars-2020-Mission von der Erde gestartet werden soll.

Der Prototyp der Sauerstofffabrik muss fertig sein, wenn die NASA irgendwann in den 2030er Jahren die ersten Menschen zum Mars schickt.

Der Mars hat im Laufe der Zeit seine Atmosphäre verloren, als er sich im Weltraum auflöste. Um das menschliche Leben zu unterstützen, müsste die Atmosphäre wiederhergestellt, nicht erzeugt werden. Es gibt nicht genug Ressourcen auf dem Mars, um genug Atmosphäre zu regenerieren, um menschliches Leben zu unterstützen. Die Wiederherstellung der Atmosphäre müsste NACH der Schaffung einer künstlichen Magnetosphäre erfolgen, um den Mars vor dem Sonnenwind und der kosmischen Strahlung der Sonne abzuschirmen.

Um die Atmosphäre des Mars wiederherzustellen, müssten riesige Mengen Wassereis in die Atmosphäre geworfen werden. Wo würden wir dieses Wasser herbekommen? Kometen vielleicht. Fangen Sie sie und werfen Sie sie auf den Mars ... Bauen Sie vielleicht Wassereis von Titan ab ... Das wäre ein monumentales Unterfangen ... Selbst dann müssten wir einen Weg finden, riesige Mengen Stickstoff auf den Mars zu werfen. Woher könnten wir in unserem Sonnensystem so viel Stickstoff bekommen? Selbst wenn wir irgendwo genug Stickstoff sammeln könnten, müssten wir ihn weiter in die Marsatmosphäre werfen, bis der atmosphärische Druck auf angenehme 14,7 PSI mit dem richtigen Verhältnis von Stickstoff zu Sauerstoff angestiegen ist – 78 % Stickstoff zu 21 % Sauerstoff .

Nur wenn wir das alles könnten, wären wir in der Lage, den Mars zu terraformen.