Polka wyhoduje nam domy na Marsie. Wykorzysta do tego grzyby

Dr inż. Monika Brandić Lipińska z Uniwersytetu w Innsbrucku pracuje nad technologiami, które w przyszłości mogłyby pozwolić tworzyć habitaty z wykorzystaniem miejscowych zasobów oraz organizmów żywych.

Badaczka specjalizuje się w projektowaniu dla środowisk ekstremalnych. Wraz z zespołem rozwija rozwiązania oparte na grzybni i celulozie bakteryjnej, które mogłyby pełnić jednocześnie funkcję materiałów konstrukcyjnych oraz elementów systemu podtrzymywania życia. Jej pracę przybliżył serwis Nauka w Polsce.

Jednym z największych problemów planowanych misji na Marsa i Księżyc jest koszt transportu materiałów z Ziemi. Każdy kilogram ładunku wysłanego w kosmos oznacza ogromne wydatki, dlatego naukowcy szukają sposobów wykorzystania tego, co znajduje się już na miejscu.

Kluczową rolę może odegrać regolit, czyli warstwa luźnego pyłu i rozdrobnionych skał pokrywająca powierzchnię Marsa i Księżyca. Sam w sobie nie jest dobrym materiałem budowlanym, ale po połączeniu z grzybnią może tworzyć stabilny kompozyt.

Grzybnia działa tutaj jak naturalny klej. Jej włókna przerastają cząstki regolitu, łącząc je w zwartą strukturę. W praktyce oznacza to możliwość wytwarzania żywych cegieł, które po odpowiednim uformowaniu mogłyby stać się elementami ścian przyszłych habitatów.

Prace nad wykorzystaniem grzybni były prowadzone we współpracy z zespołem NASA Ames Research Center kierowanym przez dr Lynn Rothschild. W ramach doktoratu realizowanego na Newcastle University dr Brandić Lipińska badała możliwość tworzenia struktur budowlanych z minimalnym udziałem materiału biologicznego.

Strategia opracowywana przez naukowców zakłada umieszczanie organizmów żywych wewnątrz podwójnych ścian nadmuchiwanych habitatów. W takiej przestrzeni można utrzymać odpowiednią temperaturę, wilgotność i ciśnienie, dzięki czemu organizmy mogłyby nie tylko rosnąć, ale również wspierać funkcjonowanie bazy.

Potencjalne zastosowania obejmują między innymi przetwarzanie odpadów biologicznych, oczyszczanie wody czy udział w produkcji tlenu.

Projektowanie dla Marsa czy Księżyca wymaga łączenia dziedzin, które na Ziemi rzadko współpracują ze sobą bezpośrednio. Architektura kosmiczna korzysta nie tylko z inżynierii materiałowej i robotyki, ale także z biologii, mikrobiologii i biotechnologii.

Materiały biologiczne mają jedną cechę, której nie posiadają tradycyjne tworzywa, mogą rosnąć. Oznacza to, że niewielka ilość początkowego materiału dostarczonego z Ziemi mogłaby zostać wykorzystana do wytworzenia znacznie większych struktur już na miejscu.

Zespół rozważa również bardziej zaawansowane rozwiązania. Jednym z interesujących kandydatów jest grzyb odkryty w rejonie Czarnobyla, zawierający melaninę pochłaniającą promieniowanie jonizujące.

Obecnie taki organizm nie zapewniłby skutecznej ochrony astronautów przed promieniowaniem kosmicznym, ale jego właściwości mogą pomóc w opracowaniu bardziej odpornych biologicznych materiałów konstrukcyjnych.

To szczególnie ważne, ponieważ zarówno Mars, jak i Księżyc są pozbawione ziemskiej magnetosfery, która chroni nas przed znaczną częścią promieniowania docierającego z kosmosu.

Badania dotyczą nie tylko grzybów. Na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej testowano bakterie wytwarzające celulozę. Okazało się, że pod wpływem promieniowania kosmicznego niektóre szczepy produkowały jej więcej niż w warunkach ziemskich.

To sugeruje, że odpowiednio dobrane lub zmodyfikowane organizmy mogą funkcjonować na Marsie czy Księżycu nawet wydajniej niż na Ziemi. Obecnie zespół pracuje nad technologiami wykorzystującymi bakteryjną celulozę wytwarzaną z użyciem zasobów dostępnych na Marsie.

Biologiczne materiały mają jednak istotną wadę, są znacznie mniej przewidywalne niż tradycyjne technologie. Nawet na Ziemi trudno czasem uzyskać identyczne zachowanie organizmów w pozornie takich samych warunkach.

Na Marsie i Księżycu dochodzą kolejne komplikacje. Organizmy potrzebują wody, składników odżywczych i odpowiednich warunków środowiskowych. W niektórych sytuacjach mogłyby wspierać załogę, ale w innych konkurować z ludźmi o cenne zasoby.

Nadal nie wiadomo również, jak grzyby i bakterie będą zachowywać się w grawitacji marsjańskiej czy księżycowej. Dotychczasowe eksperymenty prowadzone na ISS dostarczyły części odpowiedzi, ale wiele pytań pozostaje otwartych.

Do budowy habitatów z grzybni wciąż daleko. Obecne prace mają charakter eksperymentalny i koncentrują się na sprawdzeniu podstawowych właściwości takich materiałów.

Jeśli jednak badania zakończą się sukcesem, przyszłe bazy na Marsie mogą być częściowo tworzone przez organizmy żywe. Grzyby i bakterie nie zastąpią całej infrastruktury, ale mogą stać się ważnym elementem systemów budowlanych i podtrzymywania życia.

To oznaczałoby zmianę podejścia do kolonizacji kosmosu, zamiast transportować gotowe konstrukcje z Ziemi, ludzkość mogłaby zabierać jedynie ziarna przyszłych habitatów, które wyrosną już na miejscu.