Идея создания человеческого поселения за пределами Земли волнует умы ученых с тех пор, как нога человека впервые ступила на Луну. Среди всех реалистичных направлений для экспансии Марс выделяется как главный кандидат. Однако строительство долговременной базы на Красной планете сопряжено с колоссальной проблемой – доставкой строительных материалов. Транспортировка грузов с Земли чрезвычайно дорога и непрактична, поэтому ключ к успеху лежит в использовании местных ресурсов.
Новый подход к этой задаче предлагает международная группа исследователей, которая обратилась за вдохновением к самой природе. Ученые сосредоточились на процессе биоминерализации – способности микроорганизмов создавать прочные минеральные соединения. Если миллиарды лет назад крошечные микробы смогли кардинально изменить облик Земли, наполнив ее атмосферу кислородом, то, возможно, их потомки помогут нам закрепиться на Марсе. Концепция предполагает превращение местного марсианского грунта, или реголита, в прочный строительный материал с помощью бактерий.
В центре исследования – «сотрудничество» двух видов бактерий. Первый, Sporosarcina pasteurii, известен своей способностью производить карбонат кальция, по сути – природный цемент. Второй – цианобактерия Chroococcidiopsis, чемпион по выживанию в экстремальных условиях, способная выдержать даже имитацию марсианской среды. Работая в паре, они создают эффективную систему: Chroococcidiopsis выделяет кислород, создавая более комфортную микросреду для своего партнера, и защищает его от жесткого ультрафиолетового излучения. В ответ Sporosarcina pasteurii скрепляет частицы реголита, превращая рыхлую почву в твердый, похожий на бетон материал.
Долгосрочная цель проекта – создание «живых чернил» для 3D-принтеров. Роботизированные системы смогут использовать эту смесь из марсианского грунта и бактериальной культуры для послойной печати стен будущих жилищ прямо на месте. Такой метод, объединяющий астробиологию, материаловедение и робототехнику, может полностью изменить подходы к проектированию и строительству на Красной планете.
Потенциальная польза от таких микробов-строителей не ограничивается только возведением зданий. Кислород, вырабатываемый Chroococcidiopsis, может стать частью систем жизнеобеспечения для астронавтов. А аммиак – побочный продукт метаболизма Sporosarcina pasteurii – пригодится для создания замкнутых сельскохозяйственных циклов и удобрения почвы в марсианских оранжереях. В отдаленной перспективе эти процессы могут даже сыграть роль в терраформировании Марса.
Несмотря на многообещающие результаты, работа находится на ранней стадии. Ученым еще предстоит детально изучить, как микробные сообщества будут вести себя в реальном марсианском грунте и переносить все суровые условия планеты – от радиации до резких перепадов температур. Кроме того, необходимо адаптировать технологии 3D-печати к условиям марсианской гравитации. Космические агентства планируют построить первое человеческое жилище на Марсе в 2040-х годах, а это значит, что исследования в области «биостроительства» должны продвигаться уже сейчас, чтобы быть готовыми к прибытию первых колонистов.
