Porosty zbudują osady na Marsie. Dokonają tego bez udziału człowieka
Jeśli chcemy zostać gatunkiem muliplanetarnym, musimy nauczyć się budować w kosmosie. I wykorzystywać do tego to, co tam zastaniemy. Naukowcy opracowują właśnie syntetyczny system porostów, który może produkować materiały budowlane bez udziału człowieka.
Spis treści:
„Mars stanowi dla ludzkości poważny test. To, jak dobrze sobie z nim poradzimy, zadecyduje o tym, czy pozostaniemy gatunkiem ograniczonym do jednej planety, czy też staniemy się podróżnikami kosmicznymi, przed którymi otworzy się cały wszechświat” – powtarza w swoich publikacjach dr Robert Zubrin – inżynier, założyciel Mars Society i autor książki „The Case for Mars”, w której przedstawia Marsa nie jako science fiction, ale jako kolejny logiczny krok w dziejach cywilizacji.
Dla niego Mars to wyzwanie, ale też obietnica – nowa granica, która może na nowo ożywić ducha innowacji i odwagi.
Zainspirowany przez Roberta Zubrina Elon Musk przekonuje natomiast, że „zapasowa cywilizacja na Marsie jest niezbędna... na wypadek poważnej katastrofy – takiej jak coś szalonego, na przykład III wojna światowa”.
Między marzeniem a rzeczywistością
Ale w związku z tym, że Mars nie posiada globalnego pola magnetycznego, jak Ziemia, nie jest dobrze chroniony przed promieniowaniem kosmicznym i słonecznym. W dodatku jego atmosfera jest stopniowo wywiewana w przestrzeń przez wiatr słoneczny – co m.in. tłumaczy, dlaczego Mars ma dziś tak cienką atmosferę.
Wszystko to, plus odległość od Ziemi, sprawiają, że kolonizacja Marsa nie jest łatwym zadaniem, a budowa trwałych siedlisk i bezpiecznych dla człowieka obiektów na powierzchni planety również stanowi wyzwanie.
Mówiąc najprościej, wysyłanie rakiet z materiałami budowlanymi, zapasami i maszynami potrzebnymi do budowy ludzkiej bazy na Marsie nie jest ani opłacalne, ani praktyczne. Właśnie dlatego naukowcy od dekad badają metody wykorzystania zasobów marsjańskich do zaspokojenia potrzeb przyszłych kolonistów. Proces ten znany jest jako wykorzystanie zasobów in situ (ISRU). Analogiczne prace prowadzone są w odniesieniu do Księżyca.
W najnowszym badaniu profesor Congrui Grace Jin z Texas A&M University i jej koledzy z University of Nebraska-Lincoln przedstawiają nowatorski pomysł, który może doprowadzić do powstania konstrukcji bioinżynieryjnych na Marsie. Proces, który zalecają, został szczegółowo opisany w artykule opublikowanym niedawno w czasopiśmie „Journal of Manufacturing Science and Engineering”.
Syntetyczne porosty
Profesor Jin i jej współpracownicy zajmują się bio-produkcją i materiałami biologicznymi, co doprowadziło do opracowania syntetycznego systemu porostów, który może produkować materiały budowlane bez udziału człowieka. W najnowszym badaniu, finansowanym przez program NASA Innovative Advanced Concepts, pokazują, jak te badania można połączyć z drukowaniem 3D, żeby budować konstrukcje z marsjańskiego regolitu, piasku i skał.
– Możemy zbudować syntetyczną strukturę, naśladując naturalne porosty. Opracowaliśmy sposób tworzenia syntetycznych porostów w celu wytworzenia biomateriałów, które łączą cząsteczki regolitu marsjańskiego w struktury. Następnie, dzięki drukowaniu 3D, można wytwarzać szeroką gamę konstrukcji, takich jak budynki, domy i meble – napisała w komunikacie prasowym prof. Jin.
Tego typu pomysły nie są nowością. Od pewnego czasu naukowcy rozważają kilka metod przekształcania cząstek regolitu marsjańskiego w materiały budowlane, w tym bombardowanie ich mikrofalami w celu wytworzenia plazmy (zwanego również spiekaniem) lub stosowanie spoiw na bazie magnezu, siarki lub geopolimerów.
Problem w tym, że wspomniane metody są energochłonne lub wymagają nadzoru ludzkiego (lub obu tych rzeczy), co sprawia, że są one mniej praktyczne w przypadku długotrwałych misji na Marsa, gdzie zasoby i potencjał siły roboczej są ograniczone.
Samodzielni jak bakterie z grzybami
Różnorodne grupy badawcze opracowały również kilka alternatywnych metod opartych na technologii samowzrostu z wykorzystaniem mikroorganizmów. Mowa o użyciu bakterii do wiązania cząstek piasku, bakterii ureolitycznych do stymulowania produkcji węglanu wapnia do produkcji cegieł oraz badania NASA nad wykorzystaniem grzybni jako środka wiążącego.
Niemniej jednak techniki te nie są autonomiczne, ponieważ pojedyncze szczepy lub gatunki bakterii wymagają ciągłego dostarczania składników odżywczych. Oznacza to, że personel musi być na miejscu, aby zapewnić bakteriom pożywienie niezbędne do wykonywania ich zadania. A przecież chcemy dokonać tego bez udziału ludzi, by nie narażać ich na dodatkowe niebezpieczeństwo.
Profesor Jin i jej zespół stworzyli proces oparty na dwóch gatunkach (cyjanobakteriach diazotroficznych i grzybach strzępkowych), które do wzrostu potrzebują jedynie regolitu, powietrza, światła i nieorganicznego medium płynnego.
Najpierw cyjanobakterie diazotroficzne wiążą dwutlenek węgla i azot z atmosfery i przekształcają je w tlen i organiczne składniki odżywcze. Pomagają one grzybom strzępkowym rosnąć i zwiększać stężenie jonów węglanowych poprzez fotosyntezę.
W międzyczasie grzyby wiążą jony metali na ścianach komórkowych grzybów, umożliwiając produkcję biominerałów, jednocześnie dostarczając wodę, minerały i dwutlenek węgla dla sinic.
Bakterie i porosty wydzielają biopolimery, które zwiększają ich przyczepność i wytrącanie cząstek tworzących niezbędne struktury. Ta symbiotyczna relacja zapewnia ciągłe działanie systemu bez nadzoru człowieka i pozwala wytwarzać struktury biomineralne, które lepiej niż inne szczepy bakterii radzą sobie w trudnych warunkach panujących na Marsie.
To absolutnie rewolucyjna technologia umożliwiająca tworzenie struktur w najtrudniejszych warunkach, gdzie zasoby są ograniczone. Kolejnym krokiem, który już został podjęty, jest stworzenie „atramentu” z regolitu, aby ułatwić budowę przy użyciu metody Direct Ink Writing (DIW).
Ta technika drukowania 3D, znana również jako robocasting, polega na drukowaniu materiału (lub „atramentu”) warstwa po warstwie za pomocą dyszy. Podobnie jak w przypadku innych metod drukowania 3D, technologia ta może mieć również zastosowanie na Ziemi, szczególnie w trudnych warunkach, gdzie materiały budowlane są rzadkością.
Źródło: Universe Today
Nasza autorka
Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka
Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.