移民火星靠它啦！“机器化学家”能在火星产氧

原文作者：Jonathan O'Callaghan

该系统能在火星就地取材，创制出能用水制氧的催化剂。

中国研究团队开发了一个由人工智能（AI）驱动的机器化学家，或能利用火星水源制取氧气。这个机器人能在火星“就地取材”，创制出能分解水并产生氧气的催化剂。这种思路或能补充现有制氧技术，也可帮助开发能在火星上合成实用资源的其他催化剂。

“如果要克服前往火星的挑战，就必须利用火星上现有的资源，”英国利物浦大学化学家Andy Cooper说，“所以我理解这背后的逻辑。”

该研究由中国科学技术大学的江俊领导，发表于《自然-合成》（Nature Synthesis）[1]。江俊和他的团队利用一个冰箱大小、带机械臂的移动机器， 来分析从火星取回或是在地球上模拟火星表面的地方采集的陨石。该团队的目标是测试该机器能否利用这些材料制备实用的催化剂。

这个AI驱动的系统能用酸和碱溶解和分离物质，再对得到的化合物进行分析。这些随后会组成逾370万种配方，从中寻找能分解水的化合物——已知水以冰的形式存在于火星两极和火星地表下。团队称，人类研究员需要花上2000年的时间才能完成这个工作。最后得到的析氧反应催化剂能从水中释放氧，有望用于未来的火星探索任务。

“我们开发了一个懂化学的机器人AI系统，”江俊说，“我们相信我们的机器人不需要人类指导，就知道如何利用火星矿石中的化合物。”

催化剂创造者

如果能在火星上创制一种用水制氧的催化剂，人类就不需要从地球上运送这种催化剂去火星。江俊说，使用每平方米的火星材料，他们团队的系统每小时或能制备近60克的氧气，在未来任务中，航天员不再需要从地球上携带需要在火星上用到的氧气。江俊说：“这个机器人能连续工作好几年。”

不过，麻省理工学院的海斯塔克天文台（Haystack Observatory）的Michael Hecht说，火星上制氧还有一个比这个更简单的方法。他是NASA“毅力号”（Perseverance）火星车上的火星氧气原位资源利用实验（MOXIE）的首席研究员，“毅力号”于2021年2月登陆火星，并成功演示了如何利用以二氧化碳为主的火星空气产氧。

MOXIE目前只能一次产生数克的氧气，这是因为“毅力号”的输出功率太低。但在未来，升级版的MOXIE或能用来为人类定居点制备多到用不掉的氧气。MOXIE产生的大量氧气也许还能作为火箭燃料的氧化剂，从火星发射探测器返回地球。“每小时可以产生2-3千克，”Hecht说，“产量提升毫无难度。”

江俊指出，他们团队的机器化学家还可以在火星上创制其他实用的催化剂，用于给植物施肥等。他说：“这个机器人可以制造各种化合物。”而且火星不是它能唯一发挥用途的地点。江俊说：“月球土壤是另一个方向。”

通过这种方式利用AI合成有用材料是一个全新的研究领域，Cooper说，其应用场景超出了太空旅行。“这是一个新兴的AI应用，能拓展到各种化学领域，而不仅仅是催化和制氧。”