¿Generar aire respirable en Europa?

Los humanos han colonizado los océanos subterráneos de Europa , construyendo grandes ciudades incrustadas en la corteza helada, colgando debajo de ella y descansando sobre el lecho marino rocoso. Estos colonos extraen metales del manto para la construcción y cosechan la fauna local como alimento, pero ¿de dónde obtienen el aire?

Recursos conocidos:

  • Europa tiene una delgada exosfera de oxígeno .
  • El océano es principalmente agua, y es salado .
  • El fondo marino está en contacto con un manto rocoso compuesto por roca máfica.
  • Los respiraderos hidrotermales producidos por el calentamiento de las mareas son comunes y liberan minerales análogos a la Tierra en el agua.
  • El océano se enriquece en oxígeno debido a la radiólisis y la circulación del hielo de la corteza.
  • La tecnología de fusión existe, por lo que los isótopos de helio asociados a la fusión están disponibles
  • El recurso se puede importar o extraer del mundo, pero solo si no existen alternativas más baratas

¿Qué recursos sería más eficiente utilizar para crear aire respirable para toda la vida dentro de las colonias? El oxígeno parece abundante, pero suponiendo que muchos de los submarinos de este mundo estén presurizados, los colonos no querrán arriesgarse a la toxicidad del oxígeno. Por lo tanto, es necesario mezclar otros gases.

¿Qué recursos se pueden aprovechar de manera más eficiente y combinar para producir aire respirable?

Un punto de partida podría ser observar los gases respiratorios .

EDICIÓN ACLARADORA: El oxígeno es abundante, como lo demuestra la lista de recursos anterior. Estoy buscando una respuesta que especifique cómo lograr una atmósfera saludable más allá de solo obtener oxígeno porque solo el oxígeno es venenoso. ¿Cómo se pueden recolectar otros gases complementarios?

Los humanos pueden respirar una atmósfera de oxígeno puro si la presión es significativamente menor que una atmósfera terrestre. Todas las misiones Apolo utilizaron oxígeno puro a 5 libras por pulgada cuadrada, mucho más delgado que la presión del aire a nivel del mar. Presumiblemente habría una fuente de nitrógeno para las formas de vida locales y para los alimentos producidos por los colonos. Por lo tanto, podrían usar esa fuente de nitrógeno para producir gas nitrógeno para la atmósfera de sus colonias.
@MAGolding No sabía que antes se había usado oxígeno puro en la exploración espacial, eso es interesante. Sin embargo, anticipo que estos colonos necesitarán presiones mucho mayores que 1 atm para combatir la presión de las profundidades del mar.
@Zxyrra ¿Por qué? La estructura mantiene la presión del mar, no algún tipo de equilibrio de aire desde el interior.
@Trevor Supuse que una diferencia de presión menor requeriría estructuras menos costosas de mantener. Sabiendo que la presión en un océano tan profundo como el de Europa es probablemente extremadamente alta y que la extracción de metal bajo el agua es costosa, pensé que aumentar la presión interna sería la forma más económica de construir.
@Zxyrra solo si no planeas que los humanos vivan allí
Habría asumido que un entorno / atmósfera de O2 puro sería un problema grave con el fuego, pero podría estar equivocado al no tener ningún conocimiento real. Por otra parte, ¿afaik es el agente oxidante? Por lo tanto, necesitaría una fuente de combustible para quemar, así como calor inicial (cosa del triángulo de fuego). Creo que entiendo la necesidad de que esté a una presión más baja que en la Tierra, aunque tal vez para mitigar el riesgo ligeramente.
@Zxyrra La diferencia entre casi ninguna presión y la presión a nivel del mar es inferior a 1 múltiplo de la presión a nivel del mar (entre 0,0 y 1,0). Cuando llega a una presión atmosférica de 20x, 50x o 500x externamente, cualquier presión que esté usando dentro del hábitat se vuelve insignificante.

Respuestas (3)

Parece muy probable que Europa tenga un vasto océano subterráneo de agua salada. Tal océano con toda probabilidad contendría algo de nitrógeno en forma de gas disuelto, nitrato o sales de amonio u otras amidas y aminas más complejas. Dichos productos químicos podrían procesarse para liberar el nitrógeno para su uso en un hábitat. El método exacto dependería de la forma que tome el nitrógeno, pero a menos que se presente en una concentración muy baja y requiera mucho trabajo para concentrarlo, debería ser relativamente fácil de extraer mediante un tamiz molecular apropiado o un método de intercambio iónico.

También es probable que el oxígeno se disuelva en el océano y se libere simplemente aplicando vacío. Si esto no produjera suficiente electrólisis, podría usarse para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno.

Dudo mucho que la fauna local esté en el menú. Al tener una biogénesis y un camino evolutivo separados en un entorno significativamente diferente a la Tierra (profundidad del océano, falta de atmósfera y gravitación significativas, por ejemplo), es muy poco probable que se reproduzca la misma bioquímica que se encuentra en la vida en la Tierra. Puede haber cierta similitud en algunas reacciones moleculares, pero con toda probabilidad habrá muchas variantes, algunas tóxicas para la vida humana de la misma manera que los compuestos orgánicos aleatorios de un laboratorio pueden ser tóxicos.

Por ejemplo, ¿la vida se basaría en el ADN o usaría azúcares de pentosa? ¿Usaría los mismos aminoácidos? ¿Serían las mismas manos? ¿ Cuánto de esto evolucionaría de la misma manera en Europa?

Gracias por abordar la adquisición de nitrógeno. Estoy de acuerdo en que diferentes bioquímicas pueden no ser compatibles y estoy de acuerdo en que gran parte de la vida en Europa no debería ser comestible.
También buscar una nueva vida solo para comer parece incorrecto.
¿Es inevitable el nitrógeno disuelto o es solo una consecuencia de la interacción de la atmósfera terrestre con el océano en la Tierra? ¿Un mundo oceánico que carezca de aire en la superficie necesariamente todavía tendría una cantidad sustancial de nitrógeno disuelto en él? También @Trevor eso es totalmente intencional; la hidroponía podría sustentar a toda la población, pero hacer que la gente coma "crustáceos alienígenas exóticos" refuerza el tema del hombre contra la naturaleza.
Aquí hay alguna documentación de apoyo sobre la cuestión del nitrógeno: lpi.usra.edu/meetings/LPSC98/pdf/1418.pdf
@Morris The Cat - excelente gracias - no definitivo, pero parece que al menos se sospecha fuertemente que el nitrógeno está presente.
Bien. No hay forma de estar seguro de una forma u otra hasta que aterricemos las sondas allí, pero no hay razón para que NO haya suficiente amoníaco para que lo usen los colonos, lo que debería solucionar el problema de OP muy bien.
Sí, estaría de acuerdo contigo en eso.

¿No puede obtener un suministro inicial de oxígeno del agua mediante electrólisis? No sé si es la mejor forma de obtenerlo, pero es una forma. Y todavía tienes que conseguir el resto de los gases para conseguir la atmósfera. Una vez allí, puedes obtener oxígeno y comida de granjas hidropónicas (supongo que no están consumiendo SOLO fauna local)

La electrólisis del agua parece el camino a seguir. El agua es abundante y la electrólisis es una técnica relativamente sencilla. El único inconveniente es la gran necesidad de energía eléctrica. Como tienen poder de fusión, esto no debería ser un problema.
"Y todavía tienes que conseguir el resto de los gases para conseguir la atmósfera" este es el punto principal de la pregunta. El oxígeno es abundante en Europa y se puede filtrar del agua, extraer del hielo o dividir por electrólisis. El punto principal de la pregunta es que se necesita más que oxígeno para construir una atmósfera, y ahí es donde surgen los problemas. ¿Puedes especificar cómo hacer el resto?
Ver aclaración editada en la pregunta

Existen varios métodos, algunos más efectivos que otros.

  1. Extraer oxígeno diluido. Siempre hay aire en el agua, es un hecho. Generalmente extraerías el aire agitando el agua, haciendo que el aire se escape. Dicho esto, esto no es convertir el agua en aire, es simplemente eliminar el aire que ya está allí.

  2. El enfoque de la electrólisis. Popular como experimento de feria de ciencias, este método utiliza electrodos para agregar grandes cantidades de energía al agua. Esto sobrecarga las moléculas de agua, haciendo que el agua se separe en hidrógeno y oxígeno. Si bien este es un enfoque muy bueno y científico, tiene un problema: el agua por sí misma no conduce muy bien la energía, son las sales en el agua. Como resultado, debe agregar sal a la solución para que este enfoque sea efectivo. Desafortunadamente, esta sal se descompone en cloro gaseoso durante el proceso, envenenando el aire resultante. Es posible filtrar el cloro, pero sería demasiado caro a gran escala.

  3. Hierve el agua. ¿Conoces esas burbujas en el agua hirviendo? Esas son burbujas de aire hechas de la descomposición de las moléculas de agua. Este enfoque es casi tan efectivo como la electrólisis, pero sin cloro. Si yo fuera sus colonos hipotéticos, usaría este enfoque, ya que también resuelve el problema de calentar la colonia. Con todo, este es el mejor enfoque.

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