Mars se stal fascinující tématem, jak ukazují mise, které vedou společnosti jako SpaceX. Cesta na Mars se zdá být relativně jednoduchá, avšak skutečnou výzvou je terraformace planety, která je nezbytná pro dlouhodobé mise na jejím povrchu. V populární film ‚Marťan‘ jsme viděli astronauta, který dokázal přežít na Marsu díky bramborám pěstovaným na místě. Ačkoliv to může znít jako sci-fi, výzkum v této oblasti již pokročil. Kromě pěstování rostlin však budeme potřebovat také stavět, a jedním z nejlepších způsobů, jak toho dosáhnout, je využití marsovského prachu k výrobě cihel.
Jak na to pomocí bakterií
Tento proces se nazývá biocementace. Jak Měsíc, tak Mars jsou pokryty prachem, jehož složení obsahuje prvky, které můžeme využít k výrobě stavebních materiálů. Je mnohem efektivnější přeměnit tyto místní materiály na užitečné produkty než transportovat tuny materiálů ze Země. V článku publikovaném v časopise Frontiers in Microbiology se vědci z „Giulio Natta“ Politechniky v Miláně zabývají tímto problémem.
Změna regolitu na stavební materiál
Výzkumníci popsali proces přeměny marsovského regolitu na materiál podobný betonu pomocí biocementace. Klíčovými aktéry této technologie jsou dvě bakterie: Sporosarcina pasteurii a Choococcidiopsis. Hlavním procesem je ‚Biologicky indukovaná precipitace uhličitanu vápenatého‘, což je proces, při němž mikroorganismy produkují uhličitan vápenatý při pokojové teplotě. V případě Sporosarcina pasteurii se tento proces zakládá na ureolýze.
Jak bakteriální stavebníci fungují
Bakterie produkuje enzym ureázu, jež štěpí močovinu na amoniak a kyselinu uhličitou. Při uvolnění zvyšuje pH okolí, zatímco kyselina uhličitá se rozpadá na uhličitanové ionty. Když se tyto ionty spojí s ionty vápníku, dochází k precipitačnímu procesu, který vytváří krystaly uhličitanu vápenatého, jež se usazují na buněčných stěnách bakterií a částicích půdy.
Choococcidiopsis a její odolnost
Druhá bakterie, Choococcidiopsis, je jedním z nejodolnějších známých organismů, podobně jako roztomilí vodní medvídci (tardigrádi). Tyto bakterie jsou schopny přežít v podmínkách, které simulují marsovské prostředí. Mise BIOMEX, organizovaná Evropskou kosmickou agenturou, prokázala, že kmeny této bakterie vystavené vakuu a slunečnímu záření během 18 měsíců zůstaly neporušené, a po rehydrataci obnovily své metabolické činnosti.
Spolupráce bakterií
To je důležité, jelikož jsme již ‚testovali‘ Choococcidiopsis ve vesmíru. Její úloha neusiluje o přeměnu regolitu na beton, to provádí Sporosarcina pasteurii, ale o zajištění vysoké odolnosti. Výzkumníci navrhují spolupráci mezi těmito dvěma bakteriemi. Choococcidiopsis zároveň při fotosyntéze uvolňuje kyslík, který vytváří mikroprostředí pro práci Sporosarcina pasteurii a zároveň poskytuje podmínky pro její přežití v nepříznivém marsovském prostředí.
Ochranné mechanismy Choococcidiopsis
Choococcidiopsis disponuje impozantním arzenálem obranných mechanismů. Jakoby měla pancíř moderního tanku, tato bakterie má tři úrovně obrany:
- P první úrovni se jedná o polymerní látky, které vytvářejí silnou vrstvu, jež filtruje skoro 70 % UVA záření, přibližně 70 % UVB záření a téměř 90 % UVC záření.
- Druhá vrstva se skládá z antioxidantů integrovaných do vnější membrány, které působí jako fotoprotektant neutralizující reaktivní formy kyslíku vyvolané zářením.
- Třetí obranná linie zahrnuje UV filtry. Choococcidiopsis má také schopnost autoopravy svého DNA při poškození radiačním zářením.
Další perspektivy a výzvy
Přestože se zdá, že bakterie by mohly předznamenat revoluci v budování na Marsu, výzkumný tým zdůrazňuje, že je třeba postupovat krok za krokem. Různé agentury již plánují výstavbu prvního lidského obydlí na Marsu do roku 2040, ale stavba na planetě představuje pouze část problému. Je nutné také konstruktivně zodpovědět otázku, jak se budou pionýři vracet zpět na Zem.
Pokud jde o současný pokrok, dokázali vědci přeměnit marsovský materiál na stavební produkty, avšak je třeba ještě hodně práce, například replikace marsovských podmínek na Zemi pro optimalizaci stavebních procesů. Objevy, jako je spolupráce těchto bakterií, mohou otevřít nové možnosti nejen v oblasti stavebnictví, ale také v potenciálním využití jejich schopností produkovat kyslík na Marsu nebo využití jejich odpadních produktů jako hnojiva pro pěstování v prostorách.
Příkladem může být amoniak, který by bylo možné použít jako hnojivo pro pěstování.
