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火星是地球的近邻，尽管与地球一样位于太阳系的宜居区，但其表面环境极其恶劣。火星没有大气层，水资源也只存在于极少数地方，整体上呈现出一片荒芜的景象

目前为止，人类尚未能够从火星上取样并返回地球。然而，未来几年内，包括美国和中国在内的少数航天大国将推行火星取土计划，以深入研究和分析火星的表面环境和土壤成分。在不久的将来，人类必然能够实现登陆火星的目标。届时，从火星表面的材料中合成有用的资源将对人类在这颗红色星球上进行实地研究和未来生存至关重要

火星上的水资源分布情况

火星的自然环境非常恶劣，主要表现在以下几个方面：首先，火星的大气层非常稀薄，几乎没有水分，因此火星表面几乎没有液态水存在；其次，火星距离太阳较远，气温非常低，平均气温约为零下63摄氏度；此外，火星的大气层非常稀薄，只有地球大气层的1%左右，导致火星表面更加强烈地接受来自太阳的辐射；最后，火星上有大量的细小尘埃，由于大气压极弱，这些尘埃会漂浮在空气中，形成独特的"尘暴"现象

此外，由于没有大气层的阻挡，受陨石撞击的影响，火星表面有很多的撞击坑，加上火星表面存在的诸多火山口、峡谷等地貌特征，使得火星表面斑驳陆离，一片荒芜寂寥的景象。

虽然火星上的水资源相对稀缺，但并非不存在。火星上的水主要集中在两个地方：南极冰盖和地下水。

火星上最大的水体是南极冰盖，它是由水和二氧化碳冰混合而成的，总体积约为1.6万立方千米。此外，科学家们通过多种探测和研究手段发现，火星地下水主要分布在火星的北半球和赤道附近，但储量目前还无法准确估计

不过已有的证据表明，火星表面上的地形形态和地球上的河流、湖泊非常相似，表明火星上曾经存在过水。此外，“好奇号”和“机遇号”等探测器也在探测过程中发现了如火星土壤中含有水分等证据。

中国科学家的突破

最近，中国科学家在《自然》杂志上发表了一篇论文，介绍了一种全新的人工智能"化学家"。这个"化学家"能够从特定材料中提取氧气，通过一个叫做氧气析出反应（OER）的过程来实现。这项反应的应用潜力可以延伸至火星

重要的是，人工智能需要在近400万种可能的组合中寻找产生氧气的完美“配方”，以适用于任何给定的样本。如果仅依靠人工来完成此任务，需要耗费人类2000多年的时间

文章写道，先进的人工智能“化学家”可以在不受人类干预的情况下，在火星上从当地矿石中合成OER催化剂。

为了对此进行深入验证，中国的研究团队构建了一台移动机器人，能够自动完成从5个火星和类似火星的陨石样本中提取氧气的整个过程。此外，他们还在模拟火星表面环境中对该系统进行了测试。经过测试，该机器人成功实现了预期功能，未来有望在火星上得到广泛应用

机器人“化学家”的实验过程

提取氧气的第一步，是将流星样品送到一个设施中，在一个全自动实验室中进行分析。然后，机器人对矿石进行预处理，去除不需要的杂质和材料。然后，它利用流星中的材料制造出一种催化剂，这是一种称为催化合成的过程，并对其进行电化学性能测试。

能够从周围环境和材料中提取氧气，所使用的催化剂类型可能有多种多样，效率也肯定有很大差异，机器人可以利用现有资源生产很多种催化剂类型，并从中选择合适的催化剂，这也是人工智能“化学家”的用武之地。

机器人上的计算模块被称为“计算大脑”，它将机器学习算法与理论模型相结合，以分析机器人获得的实验数据和大量仿真数据

当机器人工作时，它会收集信息，并将这些实验数据发送到云服务器，计算大脑在云服务器上使用机器学习进行数万次模拟，以估计最佳的氧气生成方式。这些数据输入到一个神经网络模型中，该模型可以利用机器人的新实验数据进行快速再训练和优化。

这个算法确定了合成最佳 OER 催化剂所需的最佳材料组合，AI 化学家对此进行了验证。接下来，机器人将经过优化的“催化剂墨水”滴在流星上，并与电极一起使用以产生氧气

中国科学家的此项研究，进一步创新了化合物合成的新模式，相信在未来很有可能帮助人类在火星这颗红色星球上生存。

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