Les récentes percées dans la synthèse de l’oxygène sur Mars à l’aide d’un robot chimiste IA pour créer des catalyseurs REL à partir de météorites martiennes marquent une étape importante vers la réalisation du rêve de la colonisation de Mars. Cette technologie promet d’établir une usine d’oxygène sur Mars, rapprochant ainsi de la réalité l’habitation humaine sur la planète. Crédit : AI-Chemist Group de l’Université des sciences et technologies de Chine
Un chimiste en IA a réussi à créer un catalyseur pour produire de l’oxygène à partir de météorites martiennes.
Immigration et vie Mars ont souvent été des thèmes de science-fiction. Avant que ces rêves ne deviennent réalité, l’humanité est confrontée à des défis importants, tels que la rareté des ressources vitales comme l’oxygène, nécessaire à la survie à long terme sur la planète rouge. Pourtant, les récentes découvertes de l’activité de l’eau sur Mars ont suscité un nouvel espoir quant à la possibilité de surmonter ces obstacles.
Les scientifiques explorent actuellement la possibilité de décomposer l’eau pour produire de l’oxygène par oxydation électrochimique de l’eau provoquée par l’énergie solaire à l’aide de catalyseurs de réaction de dégagement d’oxygène (REL). Le défi est de trouver un moyen de synthétiser ces catalyseurs in situ à partir de matériaux présents sur Mars, au lieu de les transporter depuis la Terre, ce qui est très coûteux.
Progrès de l’IA et de la chimie martienne
Pour résoudre ce problème, une équipe dirigée par le professeur Luo Yi, le professeur Jiang Jun et le professeur Shang Weiwei de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l’Académie chinoise des sciences (CAS), a récemment rendu possible pour synthétiser et optimiser automatiquement les catalyseurs REL à partir de météorites martiennes avec leur chimiste robotique en intelligence artificielle (IA).
Leurs recherches, en collaboration avec le Deep Space Exploration Laboratory, ont été récemment publiées dans la revue Synthèse naturelle.
« Le chimiste en IA synthétise de manière innovante un catalyseur REL en utilisant du matériel martien sur la base d’une coopération interdisciplinaire », a déclaré le professeur Luo Yi, principal scientifique de l’équipe.
Dans chaque cycle expérimental, le chimiste de l’IA analyse d’abord la composition élémentaire des minerais martiens en utilisant la spectroscopie de dégradation induite par laser (LIBS) comme yeux. Ensuite, il effectue une série de prétraitements sur les minerais, notamment le pesage dans le poste de travail de distribution de solides, la préparation de solutions de matières premières dans le poste de travail de distribution de liquide, la séparation du liquide dans le poste de travail de centrifugation et la solidification dans le poste de travail de séchage.
Un robot chimiste IA fabrique des catalyseurs de génération d’oxygène utiles avec des météorites martiennes. Crédit : AI-Chemist Group de l’Université des sciences et technologies de Chine
Les hydroxydes métalliques résultants sont traités avec un adhésif Nafion pour préparer l’électrode de travail pour les tests REL au poste de travail électrochimique. Les données des tests sont envoyées au « cerveau » informatique du chimiste IA en temps réel pour apprentissage automatique (ML) traitement.
Le « cerveau » du chimiste en IA utilise des simulations de chimie quantique et de dynamique moléculaire pour 30 000 hydroxydes à haute entropie avec différents rapports élémentaires et calcule leurs activités catalytiques REL via la théorie fonctionnelle de la densité. Les données de simulation sont utilisées pour former un modèle de réseau neuronal permettant de prédire rapidement les activités des catalyseurs avec différentes compositions élémentaires.
Enfin, grâce à l’optimisation bayésienne, le « cerveau » prédit la combinaison de minerais martiens disponibles nécessaire à la synthèse du catalyseur REL optimal.
Réaliser une percée dans la production d’oxygène
Jusqu’à présent, le chimiste en IA a créé un excellent catalyseur en utilisant cinq types de météorites martiennes dans des conditions sans pilote. Ce catalyseur peut fonctionner de manière stable pendant plus de 550 000 secondes à une densité de courant de 10 mA cm-2 et un surpotentiel de 445,1 mV. Un autre test à -37 °C, la température sur Mars, a confirmé que le catalyseur peut produire de l’oxygène de manière constante sans aucune dégradation apparente.
En deux mois, le chimiste en IA a achevé l’optimisation complexe des catalyseurs qui prendrait 2 000 ans à un chimiste humain.
L’équipe travaille à transformer le chimiste de l’IA en une plateforme d’expérimentation générale pour diverses synthèses chimiques sans intervention humaine. Le critique de l’article a fait remarquer : « Ce type de recherche présente un grand intérêt et connaît un développement rapide dans la synthèse et la découverte de matériaux organiques/inorganiques. »
« À l’avenir, les humains pourront établir une usine d’oxygène sur Mars avec l’aide d’un chimiste spécialisé dans l’IA », a déclaré Jiang. Seulement 15 heures d’irradiation solaire sont nécessaires pour produire une concentration d’oxygène suffisante pour la survie humaine. « Cette technologie révolutionnaire nous rapproche de la réalisation de notre rêve de vivre sur Mars », a-t-il déclaré.
