Marsas: terraformavimo ir statybos iššūkis
Marsas tapo tikra žmonijos manija. Tokios misijos, kaip „SpaceX”, tai aiškiai įrodo, ir pats faktas, kad kelionė į Marsą, palyginti su kitais iššūkiais, yra „paprastesnė” dalis. Kas iš tikrųjų sunku yra Terraformuokite planetą kad būtų sudarytos sąlygos ilgalaikėms misijoms paviršiuje. Filme „Marsietis” jau matėme, kaip astronautas išgyvena Marse, augindamas bulves ten esančioje dirvoje, ir nors tai skamba kaip mokslinė fantastika, mes jau darome didelę pažangą šia kryptimi. Tačiau turime ne tik auginti maistą, bet ir statyti, o geriausias būdas yra naudoti Marso dulkes statybinėms medžiagoms, pavyzdžiui, plytoms, gaminti.
Kaip tai pasiekti? Dviejų bakterijų pagalba yra raktas į procesą Biocementavimas. Tiek Mėnulis, tiek Marsas yra padengti dulkėmis, tai yra regolitu. Šiame sluoksnyje yra daugybė elementų, kuriais galime pasinaudoti kurdami statybines medžiagas. Daug lengviau sukurti metodus, kaip šias vietines medžiagas paversti kažkuo naudingu, nei gabenti tonas medžiagų iš Žemės. Būtent ši problema nagrinėjama žurnale paskelbtame tyrime Mikrobiologijos ribos.
Biocementacija: Marso dulkių sprendimas
Minėtame tyrime Milano politechnikos universiteto Chemijos, medžiagų ir chemijos inžinerijos katedros „Giulio Natta” mokslininkai išsamiai aprašo Marso regolito pavertimo į betoną panašia medžiaga procesą. Šis procesas vadinamas Biocementavimas, o jų pasiūlymas yra naudoti konkrečią bakterijų porą, galinčią atlikti šią transformaciją.
Bakterijos „mūrininkai”: kaip sporosarcina pasteurii formuoja cementą
Pagrindiniai šios istorijos veikėjai yra bakterijos Sporosarcina pasteurii ir Chookokcidiopsis. Vienas iš svarbiausių šios technologijos aspektų yra „Mikrobų sukeltos kalcio karbonato nuosėdos” Mikrobų sukeltos kalcio karbonato nuosėdos (mikrobų sukeltos kalcio karbonato nuosėdos), procesas, kurio metu mikroorganizmai gamina kalcio karbonatą kambario temperatūroje. Bakterijų atveju Sporosarcina pasteurii, procesas pagrįstas ureolize.
Bakterija gamina fermentą ureazę, kuri hidrolizuoja karbamidą į amoniaką ir anglies rūgštį. Išsiskiriant amoniakui, padidėja aplinkos pH, o anglies rūgštis disocijuojasi į karbonato jonus. Kai šie karbonato jonai sujungiami su terpėje esančiais kalcio jonais, jie nusėda kaip kalcio karbonato kristalai ant bakterijų ląstelių sienelių ir dirvožemio dalelių. Nors tai skamba techniškai sudėtingai, paprasčiau tariant, bakterijos sukuria nuosėdas, kurios veikia kaip natūralus cementas. Šis natūralus cementas suriša Marso regolito daleles, natūraliai birias dulkes paversdamas kompaktiška medžiaga, kurios gniuždymo stipris panašus į kai kurių rūšių betono.
Atspari chookokcidiopsis: apsauga ekstremaliomis sąlygomis
Kita vertus, mes turime bakteriją Chookokcidiopsis. Tai vienas iš atspariausių mums žinomų organizmų – panašus į itin atsparius tardigradus. Šios bakterijos sugeba išgyventi sąlygomis, imituojančiomis Marso aplinką. Tiesą sakant, prieš kelerius metus Europos kosmoso agentūros BIOMEX misija parodė, kad šios bakterijos padermės, 18 mėnesių veikiamos kosmoso vakuumo ir saulės spinduliuotės be jokios apsaugos, išliko visiškai nepažeistos. Po rehidratacijos jie atnaujino medžiagų apykaitą.
Tai labai svarbu, nes mes jau „išbandėme” Chookokcidiopsis kosmose. Jo vaidmuo šioje istorijoje yra ne gebėjimas paversti regolitą betonu – tai kitos bakterijos darbas – bet jo ypatingas atsparumas. Mokslininkai siūlo Jėgų suvienijimas tarp šių dviejų bakterijų.
Sinergija išgyvenimui: bakterijų duetas Marse
Fotosintezės proceso metu Chookokcidiopsis Jis išskiria deguonį, sukurdamas palankią mikroaplinką Sporosarcina pasteurii atlikti savo cementavimo darbą. Vienu metu Sporosarcina pasteurii Tai sudaro sąlygas, palankias partnerio išlikimui priešiškoje Marso aplinkoje. Tai tikra simbiozė.
Odbrambeni Arsenal Choococcidiopsis
Tai reiškia, kad dGerai, viena bakterija dirba formuojant cementą, kita teikia maistą ir gynybą. Ir iš tiesų, gynybinis arsenalas Chookokcidiopsis Tai įspūdinga. Tarsi tai būtų naujausio tanko šarvai, ši bakterija turi tris gynybos linijas:
- Pirmoji linija susideda iš tarpląstelinių polimerinių medžiagų, kurios sudaro storą sluoksnį, kuris filtruoja beveik 70% UVA spinduliuotės, beveik 70% UVM spinduliuotės ir beveik 90% UVC spinduliuotės.
- Antroji linija susideda iš antioksidantų, kurie jungiasi prie išorinės membranos, kad veiktų kaip fotoprotektorius, neutralizuodami radiacijos gaminamas reaktyvias deguonies rūšis.
- Trečioji gynyba apima UV filtrus. Lyg to būtų negana, Chookokcidiopsis jis gali pats pataisyti savo DNR, jei jį pažeidžia radiacija.
Žingsnis už statybų: Marso misijų ateitis
Nors tai yra Chookokcidiopsis atsparus ir patvarus, prieš pradedant švęsti per anksti ir siųsti bakterijas į Marsą, pati komanda nurodo, kad būtina eiti žingsnis po žingsnio. Nors įvairios agentūros nori sukurti pirmąją žmonių buveinę Marse iki 2040-ųjų, problema yra ne tik statybose pačioje planetoje. Ne mažiau svarbu visiškai užtikrintai atsakyti į klausimą, kaip šie pionieriai sugrįš.
Šiuo metu demonstruojama, kad Marso medžiagą galima paversti statybine medžiaga, tačiau dar reikia nueiti ilgą kelią. Norint optimizuoti šiuos statybos procesus, būtina atkartoti Marso sąlygas Žemėje. Tokie atradimai kaip bendras šių bakterijų veikimas gali paskatinti ne tik naujoves statybose, bet ir galimą kai kurių iš jų gebėjimo gaminti deguonį Marse panaudojimą ir netgi šalutinių produktų, kuriuos jos išmeta kaip trąšas, panaudojimą pasėliams auginti kosmose. Pavyzdžiui, amoniakas gali būti naudojamas kaip pasėlių trąša.
