Когда на Марс впервые ступит человеческий экипаж, их дом может оказаться вовсе не привезённым с Земли модулем. Всё гораздо смелее: жильё можно будет буквально «вырастить» из марсианского грунта — с помощью бактерий-строителей.
Именно такую концепцию предложили исследователи Миланского политехнического университета. Учёные разработали двухкомпонентную микробную систему, способную превращать рыхлый марсианский реголит в прочный материал, напоминающий бетон. Метод называется биоцементацией — это процесс, в котором бактерии создают карбонат кальция и связывают частицы почвы между собой.
По словам авторов работы, опубликованной 2 декабря в журнале Frontiers in Microbiology, биоцементация — ключ к устойчивому обустройству марсианских поселений. Она позволит печатать конструкции прямо на месте, почти без доставки материалов с Земли.
Сложности строительства на Марсе
Желание человечества обосноваться на Марсе огромно, но логистика практически невозможна. Доставка одного килограмма груза стоит десятки тысяч долларов. Везти сталь, стекло и цемент для целой базы — неподъёмная идея.
Прибавим марсианские реалии: разреженная атмосфера, холод, почти вакуумное давление и постоянное космическое излучение. На Красной планете всё против человека. Поэтому марсианский дом должен стать автономной защитной капсулой, а строить его нужно из местных ресурсов — принцип ISRU (In Situ Resource Utilization).
Здесь на сцену выходит биоминерализация — биологический процесс формирования минералов, знакомый Земле миллиарды лет. Именно так, например, растут коралловые рифы. Если подобрать выносливые микроорганизмы, умеющие жить в условиях экстремальных температур, кислотности или радиации, они смогут работать и с марсианскими материалами.
Биоцементация
Учёные использовали данные марсианских роверов о составе реголита и сравнили несколько микробных подходов к созданию строительного материала. Лучшим оказался метод биоцементации — он позволяет получать природный «цемент» при комнатной температуре, быстро и эффективно.
Система основана на тандеме двух бактерий:
- Chroococcidiopsis — защитник и «садовод». Это экстремофильная цианобактерия, способная выживать при сильном ультрафиолете и минимальной влажности. Она выделяет кислород, создаёт защитную слизь и помогает «оживить» реголит, делая среду комфортнее для партнёра.
- Sporosarcina pasteurii — главный строитель. Эта бактерия выделяет фермент, запускающий образование кристаллов карбоната кальция. Они и склеивают частицы реголита в плотный монолитный блок — по сути, природный бетон.
Такой микробный «завод» позволяет почти полностью перейти к замкнутому циклу на поверхности Марса:
- кислород, производимый Chroococcidiopsis, может поддерживать системы жизнеобеспечения;
побочные продукты метаболизма S. pasteurii, включая аммиак, пригодятся в марсианском сельском хозяйстве; - строительный материал создаётся из того, что уже есть под ногами астронавтов.
Есть и препятствия: без образцов настоящего марсианского реголита невозможно полностью подтвердить работоспособность технологии. Но миссия по его доставке на Землю задерживается, что тормозит дальнейшие испытания.
Путь к настоящим поселениям на Марсе длинный и трудный. Однако человечество уже делает первые биологические шаги к освоению планеты, опираясь на древнейшие механизмы Земли и удивительные возможности микроорганизмов.
