Marte se stal cílem mnoha výzkumů a technologií, které usilují o uskutečnitelnou terraformaci. Projekty, jako například vedené SpaceX, ukazují, že dostat se na Mars je jen první krok. Skutečným problémem zůstává přetvoření planety na místo vhodné pro trvalé lidské osídlení. Filmy jako ‘The Martian’ naznačují, že pěstování potravin na Marsu je možné, avšak budování infrastruktur je další výzvou, kde by mohlo dojít k využití místních zdrojů. Vědci se zaměřili na využití marsovského prachu k výrobě stavebních materiálů, což by ulehčilo náklady na transport materiálů ze Země.
Biocimentace jako nový přístup
Prah pro biocimentaci, využívaný jak na Měsíci, tak na Marsu, byl blíže zkoumán nedávnou studií zveřejněnou v časopise Frontiers in Microbiology. V ní tým vědců z Polytechnického institutu v Miláně popisuje, jak lze marsovský regolit přetvořit na betonový materiál prostřednictvím procesu biocimentace. Klíčovými účastníky této inovace jsou dvě bakteriální kultury.
Bakterie jako stavebníci
Zásadními aktéry jsou Sporosarcina pasteurii a Choococcidiopsis. Technologie se opírá o proces zvaný ‚Microbially Induced Calcium Carbonate Precipitation‘, což je způsob, jakým mikroorganismy vytvářejí uhličitan vápenatý při pokojové teplotě. U Sporosarcina pasteurii spočívá tento proces v ureolýze, kdy bakterie produkují enzym ureázu. Tento enzym štěpí močovinu na amoniak a kyselinu uhličitou, čímž zvyšuje pH okolního prostředí.
Vytváření přirozeného cementu
Uvolněná kyselina uhličitá se disociuje na uhličitanové ionty, což při kombinaci s obsahem vápníku v prostředí vede k vysrážení uhličitanu vápenatého, který se usazuje na buněčných stěnách bakterií i na částicích půdy. Tento proces generuje přírodní cement, který spojuje částice marsovského regolitu, čímž se transformuje volný prach na kompaktní materiál s tlakem podobným některým betonovým směsím.
Choococcidiopsis: odolnost a synergická spolupráce
Další partner, Choococcidiopsis, představuje jeden z nejodolnějších známých organismů, schopných přežít v extrémních podmínkách, které napodobují prostředí Marsu. Mise BIOMEX Evropské kosmické agentury prokázala, že kmeny této bakterie, vystavené podmínkám vesmírného vakua a slunečnímu záření po dobu 18 měsíců, zůstaly nepoškozené. Jakmile byly rehydratovány, obnovily své metabolické aktivity.
Spolupráce pro účinnější procesy
Vědci navrhují synergii mezi těmito dvěma bakteriemi. Choococcidiopsis pomocí fotosyntézy uvolňuje kyslík, což vytváří mikroprostředí, které podporuje Sporosarcina pasteurii v jejím výrobním procesu, zatímco také přispívá k přežití obou bakterií v nepřátelském prostředí Marsu.
Obranný arsenál Choococcidiopsis
Během této spolupráce Choococcidiopsis zabezpečuje výraznou ochranu. Její obranný systém zahrnuje tři klíčové linie:
- První linie je tvořena extracelulárními polymerními látkami, které vytvářejí silnou vrstvu schopnou filtrovat až 70 % UVA, 70 % UVM a 90 % UVC záření.
- Druhá linie se skládá z antioxidantů, které se vážou na vnější membránu a neutralizují reaktivní kyslíkové druhy generované zářením.
- Třetí obranná linie zahrnuje UV filtry. Navíc Choococcidiopsis je schopna autopopravit své DNA v případě poškození během radiační expozice.
Překonávání výzev při terraformaci
Přestože má tato biotechnologie potenciál, tým varuje, že je třeba postupovat krok za krokem. I když se různé agentury snaží vybudovat první lidské osídlení na Marsu do roku 2040, otázky ohledně návratu astronautů či pionýrů zůstávají bez odpovědí. Dosud vědci dokazují, že možné přetvoření marsovského materiálu na stavební materiál je výhledové, ale zůstává mnoho překážek.
Další perspektivy pro budoucnost
Jakmile budou reprodukovány marsovské podmínky na Zemi, optimalizace stavebních procesů stanou v centru zájmu. Objev jako synergická kombinace těchto bakterií by mohl přinést novou perspektivu nejen ve stavebnictví, ale i v produkci kyslíku nebo využívání jejich odpadu jako hnojiva pro pěstování rostlin. Například amoniak, který by mohl sloužit jako hnojivo pro pěstování.
