Исследование, опубликованное в Frontiers in Microbiology, выявило необычный метод строительства на Красной планете. Международная команда ученых показала, что сочетание двух бактерий может превращать марсианский реголит — рыхлую пыль и грунт — в прочный, цементоподобный материал, который пригоден для первых колоний. Это открытие потенциально сокращает зависимость будущих миссий от дорогостоящей доставки стройматериалов с Земли.
Микробы как строительный инструмент
Главные участники эксперимента — Sporosarcina pasteurii и Chroococcidiopsis. Первая бактерия известна способностью производить карбонат кальция через процесс, называемый биоцементацией. Она фактически превращает рыхлую почву в прочный материал, напоминающий бетон.
Вторая — цианобактерия, устойчившая к экстремальным условиям, включая сильное ультрафиолетовое излучение и марсианскую имитацию климата. Chroococcidiopsis создает вокруг себя благоприятную среду, выделяя кислород и внеклеточные полимеры, которые защищают Sporosarcina от агрессивного воздействия окружающей среды. В свою очередь, Sporosarcina выделяет природные полимеры, способствующие росту минералов и укреплению реголита.
«Это синергетическое взаимодействие позволяет превращать рыхлую марсианскую почву в материал, похожий на бетон», — отмечают авторы исследования.
Применение для строительства и жизнеобеспечения
Бактерии выполняют двойную функцию. Они не только укрепляют грунт, но и помогают создавать микросреду внутри построек. Кислород, выделяемый Chroococcidiopsis, улучшает состав воздуха, а аммиак, побочный продукт метаболизма Sporosarcina, может использоваться для создания замкнутых сельскохозяйственных систем и потенциально для терраформирования отдельных участков поверхности Марса. Использование этой смеси для 3D-печати позволяет формировать строения с заданной геометрией, сохраняя высокую прочность материала.
Испытания в условиях, близких к марсианским
Марсианская среда крайне сурова: давление составляет менее 1% земного, температура колеблется от −90°C до +26°C, воздух почти полностью состоит из углекислого газа, а поверхность облучена космической радиацией. Чтобы проверить эффективность технологии, ученые используют лабораторные аналоги марсианского реголита, где изучают взаимодействие бактерий с грунтом, скорость минерализации и прочность получаемого материала. Для 3D-печати разрабатываются алгоритмы управления, учитывающие марсианскую гравитацию и биологическую активность микроорганизмов, чтобы обеспечить точное формирование структур.
Этот подход имеет стратегическое значение. Он показывает, как живые организмы могут стать частью инженерного решения, снижая зависимость от доставки строительных материалов с Земли.
«Каждое открытие и проверенный протокол — это шаг ближе к дню, когда Марс станет нашим домом», — подчеркивают авторы исследования.
В будущем микробные культуры могут интегрироваться в замкнутые экосистемы, обеспечивая кислород и органические соединения для жизни колонистов.
Первые пилотируемые миссии на Марс планируются не ранее 2040-х годов, но уже сегодня ученые тестируют эффективность бактериальных смесей и строят прогнозные модели. Каждый эксперимент приближает человечество к автономному строительству с использованием биоматериалов. Исследователи также изучают влияние этих микробов на стабильность среды, потенциал для производства кислорода и устойчивость к экстремальным колебаниям температуры.