Odkrycie dwóch gatunków zdolnych do modyfikowania marsjańskiej gleby stanowi kluczowy postęp w kierunku samowystarczalności i przetrwania przyszłych kolonii ludzkich na Czerwonej Planecie.
Ostatnie postępy w dziedzinie astrobiologii wykazały, że współpraca między dwoma rodzajami bakterii może przekształcić regolitu marsjańskiego — mieszankę pyłu i kamieni pokrywającą powierzchnię Marsa — w materiały nadające się do budowy.
Opublikowane w Frontiers in Microbiology i opisane przez National Geographic odkrycie stanowi kluczowy krok w kierunku rozwoju zrównoważonej infrastruktury w przyszłych misjach kosmicznych i przybliża możliwość stworzenia ludzkich osad na Czerwonej Planecie.
Wyzwanie związane z budowaniem na Marsie i rola ekstremofilów
Kolonizacja Marsa jest jednym z największych współczesnych wyzwań naukowych i technologicznych. Aby zapewnić przetrwanie ludzkości, eksperci wskazują cztery podstawowe potrzeby: wodę, powietrze, pożywienie i schronienie. W przeciwieństwie do gier wideo, w których błędy można poprawić, na Marsie każdy zasób będzie miał kluczowe znaczenie, a każda decyzja będzie nieodwracalna.
W tym kontekście kluczowe znaczenie ma wykorzystanie dostępnych zasobów, w tym organizmów żywych przystosowanych do ekstremalnych warunków. Ekstremofile, formy życia odporne na drastyczne zmiany temperatury, wysokie promieniowanie i brak tlenu, jawią się jako rozwiązanie pozwalające uzupełnić braki środowiska marsjańskiego i zbudować solidną podstawę dla eksploracji przez człowieka.
Proces, który pozwala tym bakteriom przekształcać regolitu marsjańskiego, nazywa się biomineralizacją. Ten naturalny mechanizm, który kształtował Ziemię przez miliony lat, polega na tworzeniu minerałów w wyniku działalności biologicznej.
Zastosowany na Marsie proces ten może być kluczem do produkcji materiałów budowlanych bez konieczności polegania na dostawach z Ziemi.
Jedną z bakterii zidentyfikowanych przez międzynarodowy zespół jest Sporosarcina pasteurii, zdolna do produkcji węglanu wapnia. Minerał ten jest wykorzystywany do stabilizacji piaszczystych gleb i produkcji cegieł biologicznych wystarczająco wytrzymałych do budowy.
Eksperymenty wykazały, że S. pasteurii może funkcjonować w warunkach podobnych do marsjańskich, choć ma jedno ograniczenie: potrzebuje tlenu do przetrwania i nie toleruje dobrze atmosfery Marsa, co ogranicza jego bezpośrednie zastosowanie.
Chroococcidiopsis: sprzymierzeniec w produkcji tlenu i ekstremalnej odporności
Aby obejść powyższą trudność, naukowcy pracują nad Chroococcidiopsis, sinicą znaną ze swojej odporności na promieniowanie i ekstremalne temperatury. Już w 2014 roku bakteria ta została wystawiona na działanie przestrzeni kosmicznej na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, wykazując niezwykłą zdolność przetrwania dzięki mechanizmom naprawy DNA.
Chroococcidiopsis ma dwie kluczowe zalety: przetrwa w nieprzyjaznym środowisku — takim jak pustynie na Ziemi — i wytwarza tlen podczas fotosyntezy. W ten sposób może wytwarzać tlen niezbędny do funkcjonowania S. pasteurii, a jednocześnie chronić ją przed trudnymi warunkami panującymi na Marsie. Razem bakterie te mogą wytwarzać rodzaj cementu biologicznego, niezbędnego do budowy przyszłej infrastruktury.
Samowystarczalny system biologiczny i jego dodatkowe korzyści
Oprócz produkcji materiałów budowlanych, ten system bakteryjny ma strategiczne zalety dla kolonizacji Marsa. Współpraca między S. pasteurii i Chroococcidiopsis generuje dodatkowy tlen, niezbędny do oddychania astronautów, a ponadto wytwarza amoniak.
Chociaż w życiu codziennym amoniak kojarzy się z produktami czyszczącymi, na Marsie byłby on niezbędny do uprawy roślin, ponieważ dostarcza azot, jeden z kluczowych składników odżywczych dla rozwoju rolnictwa.
Podejście to stanowi znaczący krok w kierunku samowystarczalności kolonii marsjańskich. Wprowadzenie tych „maszyn komórkowych” mogłoby ułatwić budowę pierwszych osad na Marsie.
Chociaż początkowy proces będzie prawdopodobnie powolny, naukowcy są przekonani, że po pokonaniu pierwszych wyzwań technologie te pozwolą nie tylko umocnić obecność człowieka na Czerwonej Planecie, ale także zbadać i przygotować się do podróży do innych miejsc w kosmosie.
Biotechnologia i bakteryjna pomysłowość jawią się dziś jako nieoczekiwani sprzymierzeńcy w jednym z najbardziej ambitnych przedsięwzięć ludzkości: przekształceniu Marsa w miejsce nadające się do zamieszkania.