В прошлом году исследователи из США и Канады сообщили в PLOS ONE о создании электрических батарей изо льда. Электрическая мощность скромная, всего 0,1 милливатт. Но это может быть признаком грядущих хороших событий. В течение двух сезонов ученые работали над разработкой и производством электрохимических элементов, которые будут вырабатывать электричество.
Доктор Дэниел Хелман и доктор Мэтью Реталлак встретились в Европейском консорциуме политических исследований в Монреале, Канада, в 2015 году. Хелман представлял идеи о солнечных батареях изо льда, а Реталлак был участником дискуссии.
«Я думаю, что между нами было взаимное уважение и любовь к исследованиям», — говорит Хелман. Они продолжили разработку различных прототипов. Модель, которая в конечном итоге победила, использует кислоту для создания разницы pH между двумя слоями льда плюс несколько добавок.
Самым подвижным носителем заряда во льду является протон, поэтому имеет смысл предположить, что протоны перемещаются из одного слоя в другой из-за разницы pH. Путешествие заряженных частиц — это то, как батареи генерируют электричество.
В этом случае отдавать или получать заряженные частицы вместе с соляной кислотой (HCl) помогают поваренная соль, каолинитовая глина и монокалийфосфат. В качестве электродов использовали сетчатый экран и листовой алюминий.
Все материалы, используемые в экспериментах, общедоступны и обычно считаются безопасными. Это заставляет задуматься, что было бы возможно, используя более оптимизированные материалы. Более того, добавленные светочувствительные частицы, вероятно, могут производить солнечные элементы, сенсибилизированные красителем .
В первоначальных экспериментах с сенсибилизированными красителями солнечными элементами хлорофилл, взятый из шпината, использовался для изменения местного pH в ответ на солнечный свет. Хотя электрическая мощность может быть небольшой, нельзя упускать из виду, что в высоких широтах могут быть доступны большие участки земли.
Поля, озера и другие открытые территории могут быть безопасно использованы в стремлении человечества отказаться от ископаемого топлива. Добавки в этом эксперименте были выбраны из-за их относительной безопасности для окружающей среды.
Производство электроэнергии из льда также проливает свет на один из наиболее актуальных вопросов, стоящих перед наукой в настоящее время. Откуда взялась жизнь? В настоящее время считается, что организмы возникли либо в небольших прудах вблизи вулканических, геотермальных полей, либо вблизи срединно-океанических хребтов. Но есть проблема. Без мембраны РНК разбавляется и не может действовать как катализатор.
Ледяная обстановка решает эту проблему. РНК может оставаться сконцентрированной в небольших участках, например, на льду кометы или метеорита. Таким образом, генерация электричества из льда могла бы обеспечить протометаболизм для начала развития организмов с самокаталитической РНК на таких ледяных метеоритах (таких как метеорит Мерчисон) или на ранней Земле-снежке.
Обе эти идеи не так уж и надуманы. Солнечные панели изо льда могут быть полезны в некоторых ситуациях. А гипотеза происхождения жизни в ледяных мирах может объяснить, почему мы сейчас не видим ни одной из ранних стадий здесь, на Земле.
