La Inteligencia Artificial y la química se alían para que podamos respirar en Marte

Al cruzar la frontera entre la atmósfera y el vacío del espacio se abre un mundo de posibilidades. Desde hace décadas, nos hemos aprovechado de esta región para establecer sistemas de comunicaciones, de posicionamiento, e instrumentos científicos que nos permiten observar desde nuestro planeta a las regiones más lejanas del universo. Incluso hay vida permanente en el espacio. Primero fueron casi 10 años con la estación espacial Mir, y actualmente los humanos habitamos desde hace más de 23 años la Estación Espacial Internacional.

Sin embargo, el afán explorador del ser humano y su constante necesidad de traspasar lo que parece humanamente posible nos llevan a un futuro en el que algunas actividades se realizarán de forma habitual en el espacio. Ya hay sobre la mesa planes para explotar los recursos de los asteroides cercanos a La Tierra mediante la minería espacial, así como otros que buscan establecer bases permanentes tanto en nuestro satélite como en Marte. Sin embargo, si queremos llevar humanos a establecer colonias a estos lugares, han de poder realizar ciertas actividades básicas, como beber, comer y, sobre todo, respirar.

Aprendiendo a respirar

Es impráctico llevar toneladas de oxígeno presurizado desde La Tierra para sostener una población en Marte. Tanto el espacio como el peso son dos factores fundamentales en una misión espacial, por lo que hay que ahorrar lo máximo posible para poder llevar alimentos, instrumentos científicos, y la maquinaria necesaria para crear un espacio habitable. Por ello, producir oxígeno es necesario para establecer una colonia permanente.

El reciente descubrimiento de agua en el Planeta Rojo supuso un antes y un después en los planes de colonización. El agua no es solo necesaria para beber, si no que, al estar compuesta por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno, puede convertirse en una fuente de aire respirable mediante un proceso conocido como electrolisis. Este proceso consiste en forzar una corriente eléctrica a través del agua en estado líquido y crear de esta manera una reacción de oxidación y reducción. Lo que en química se conoce como “reacción redox”. Para producir la electricidad necesaria en Marte, se podrían emplear paneles solares o generadores nucleares en miniatura que, además, de dotarían de electricidad al asentamiento.

Para que el proceso de electrolisis sea lo más eficiente posible, los investigadores emplean materiales exóticos que reducen la demanda energética. Estos catalizadores, en La Tierra, normalmente son de iridio o rutherfordio, dos metales muy costosos, pero actualmente se están explorando óxidos e hidróxidos de capas de distintos metales que alcanzan eficiencias mucho mayores.

La IA que ofrece un respiro

Teniendo agua en Marte, lo ideal para los colonos sería poder conseguir los materiales para crear los catalizadores allí también, para así no depender de un suministro de La Tierra. Por ello, la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) han colaborado con el Laboratorio de Exploración del Espacio Profundo para analizar las posibilidades que ofrece el terreno marciano. Para saber con exactitud las proporciones de cada uno de los materiales presentes en Marte, los investigadores han empleado fragmentos de meteoritos que se sabe que provienen de Marte y un robot con una IA especializada en química para analizar todas las posibilidades.

En cada ciclo experimental, la IA analiza en primer lugar la composición elemental de los minerales marcianos mediante espectroscopia de descomposición inducida por láser. Esta técnica emplea un láser muy potente para vaporizar la muestra y averiguar su composición. A continuación, sin intervención humana, lleva a cabo una serie de pretratamientos en los minerales, que incluyen su pesaje, la preparación de soluciones, la separación del líquido por centrifugación y la solidificación de los catalizadores.

Un laboratorio completo

Tras esto, el robot los prueba y analiza los resultados. Los compara con su base de datos y simula cuáles podrían ser los puntos de mejora mediante un sistema de aprendizaje automático. Hasta la fecha, el robot, sin intervención humana, ha conseguido crear un catalizador utilizando cinco tipos de meteoritos marcianos. Este catalizador puede funcionar de forma constante durante más de 6 días y aumentar significativamente la producción de oxígeno en Marte. Además, tras probarlo a -37 °C, la temperatura marciana, confirmaron que el catalizador puede realizar su función sin ninguna degradación aparente.

Según afirman desde la universidad, el robot ha conseguido optimizar el catalizador en 2 meses, una tarea que le costaría lo equivalente a 2000 años a un químico humano por la cantidad de datos e iteraciones que tendría que realizar. Por ello, los próximos pasos de la USTC se centrarán en expandir las posibilidades de automatización para crear diversas plataformas de experimentación que no requieran de intervención humana. Es decir, los procesos para producir fármacos, materiales de construcción o biocombustibles podrían volverse más eficientes gracias a los usos -con cabeza- de la automatización y la Inteligencia Artificial.

QUE NO TE LA CUELEN:

• La inteligencia artificial es una herramienta más, capaz de ordenar datos según unos criterios preestablecidos o que se adaptan automáticamente según recibe nuevos datos. Todavía quedan muchas de sus capacidades por explorar, pero empleada con cabeza puede ayudar a agilizar procesos actualmente muy tediosos.

Referencias (MLA):

• Automated synthesis of oxygen-producing catalysts from Martian meteorites by a robotic AI chemist