Марс застроит себя сам: как бактерии превращают красную пыль в бетон для будущих колоний

Бактерии могут строить дома на Марсе — Frontiers in Microbiology

Использовать живые микроорганизмы для строительства на Марсе — идея, которая еще недавно казалась фантастикой. Может ли природа действительно помочь человеку обосноваться на другой планете? Международная команда ученых утверждает, что да, и предлагает биотехнологический способ создания строительных материалов в экстремальных условиях Марса. Об этом сообщает журнал Frontiers in Microbiology.

Живые строители: как бактерии могут возводить дома на Марсе

С каждым шагом человечества к освоению космоса становится очевидно: доставка каждого килограмма груза за пределы Земли обходится невероятно дорого. Поэтому возможность использовать местные ресурсы — один из главных приоритетов будущих миссий.

Исследователи обратились к природному процессу биоминерализации — способности микроорганизмов образовывать твердые соединения. На Земле этот механизм создает раковины и известняки, а на Марсе он может стать основой для строительства.

Красная планета остается крайне суровой: атмосфера из углекислого газа не защищает от радиации, а перепады температур колеблются от плюсовых значений днем до ледяных ночью. Чтобы выжить, будущим колонистам нужны надежные убежища, и строить их придется из того, что под ногами.

Симбиоз бактерий: природная лаборатория в действии

Авторы исследования изучили взаимодействие двух видов микроорганизмов, которые в паре способны выполнять функции целой строительной фабрики.
Sporosarcina pasteurii производит карбонат кальция — природный аналог цемента, а Chroococcidiopsis, устойчивая к радиации цианобактерия, создает кислородную микросреду и защищает партнера от ультрафиолета.

"Эта микроскопическая колония может стать прообразом марсианской строительной индустрии", — отмечается в статье Frontiers in Microbiology.

Кроме того, Chroococcidiopsis вырабатывает полимеры, которые связывают частицы реголита — марсианского песка — превращая его в твердый бетоноподобный материал. Получается своеобразная живая субстанция, способная даже к частичному самовосстановлению при повреждениях.

3D-печать и архитектура будущего

Учёные считают, что наиболее перспективным способом применения этой технологии станет использование 3D-принтеров. Такие устройства смогут послойно создавать купола и защитные модули из смеси местного грунта и биоматериала.

Эта технология уже прошла первые испытания на Земле: в лабораторных условиях бактерии показали способность формировать плотные композиты без высоких температур и давления.

"Живые материалы можно будет буквально выращивать на месте, без необходимости транспортировки цемента с Земли", — говорится в отчёте исследователей.

Технология сочетает в себе инженерный расчет и живую природу, превращая микробиологию в инструмент архитектуры.

Биотехнологии как основа жизнеобеспечения

Потенциал открытой системы выходит далеко за рамки строительства. Цианобактерии могут вырабатывать кислород и служить частью систем жизнеобеспечения колоний.
Sporosarcina pasteurii при этом выделяет аммиак — вещество, которое в перспективе может использоваться для терраформирования Марса.

Исследователи уверены, что именно подобные решения позволят сделать освоение других планет автономным. Микроорганизмы смогут не только формировать строительные материалы, но и поддерживать атмосферу, помогать в переработке отходов и производстве удобрений для будущих марсианских ферм.

Плюсы и минусы биостроительства на Марсе

Идея возводить здания из живых микроорганизмов звучит смело, но её преимущества очевидны.

Преимущества:

минимальные энергозатраты и независимость от поставок с Земли;
способность материала к самовосстановлению;
экологичность процесса — без выбросов CO₂;
интеграция в замкнутую экосистему колонии.

Недостатки:

высокая чувствительность к изменению влажности и температуры;
риск мутаций бактерий под действием радиации;
необходимость постоянного контроля микросреды.

Несмотря на ограничения, подход рассматривается как один из самых реалистичных путей к устойчивому строительству на других планетах.

Сравнение: биоцемент против традиционных материалов

Биоцемент, созданный при участии Sporosarcina pasteurii, по прочности сопоставим с обычным бетоном, но требует гораздо меньше энергии для производства.
Традиционные строительные материалы нужно плавить или обжигать при высоких температурах, что на Марсе крайне затруднительно. Биоматериал же можно "вырастить" на месте, используя только реголит, воду и питание для бактерий.

Такой подход делает возможным возведение целых поселений без громоздких производственных комплексов и энергоёмких процессов.