Zjada marsjańską glebę i produkuje plastik. Tak zbudujemy miasto na Marsie
Naukowcy stworzyli bakterię, która ma pomóc w kolonizacji Marsa. Twierdzą, że to mała maszyna do produkcji plastiku, która może postawić pierwsze osiedle w ciągu zaledwie czterech lat.
Ludzkość od dekad wysyła na Marsa sondy, lądowniki i łaziki. Kolejnym wielkim celem eksploracji kosmosu jest wysłanie tam ludzi, ale sama podróż to dopiero początek problemów.
Astronauci będą potrzebowali wody, tlenu, żywności, materiałów budowlanych i energii. Dostarczenie wszystkiego z Ziemi byłoby niezwykle kosztowne, dlatego przyszłe misje będą musiały w jak największym stopniu wykorzystywać zasoby dostępne na miejscu.
Właśnie tutaj pojawia się niezwykły pomysł amerykańskiej firmy Pioneer Labs z Emeryville w Kalifornii. Jej naukowcy opracowali mikroorganizm o nazwie sPL.001, który przystosowano do życia w warunkach odtwarzających chemię marsjańskiej gleby.
sPL.001 to zmodyfikowana genetycznie bakteria, która wykorzysta składniki odżywcze zawarte w marsjańskiej glebie, wodzie i przetworzonym powietrzu do budowy pierwszego miasta na Marsie. Mikroorganizm ma wytwarzać bioplastik, czyli materiał, który wykorzystać można do produkcji elementów wyposażenia i części przyszłych habitatów.
Dziś Mars to toksyczne wysypisko śmieci wielkości planety. Zawiera mnóstwo surowców i składników odżywczych niezbędnych do życia, ale są one zmieszane w glebie z toksynami, takimi jak nadchloran i sole, co utrudniałoby wzrost większości organizmów żywych.
Istnieje wiele propozycji uprawy roślin na Marsie, a wszystkie one zakładają jakąś formę remediacji: wypłukanie toksyn z gleby, sprowadzenie dodatkowych składników odżywczych z Ziemi w celu użyźnienia gleby lub całkowitą rezygnację z upraw na zewnątrz i zastosowanie hydroponiki. Naukowcy z Pioneer Labs twierdzą, że jeśli terraformacja będzie wymagała ręcznego oczyszczania i nawożenia gleby na planecie o powierzchni zbliżonej do Ziemi, będzie to niewykonalne i czasochłonne.
To prawdopodobnie największa różnica między sPL.001 a innymi propozycjami wykorzystania biologii w kosmosie, które opierają się na ludzkich odchodach, materiałach konsumpcyjnych z Ziemi lub znacznym wstępnym przetwarzaniu materiałów w celu podtrzymania życia. Stworzyliśmy więc organizm, który pozwala na budowę miasta w ciągu 4 lat, po wylądowaniu na Marsie tylko jedną rakietą. sPL.001 można hodować w mieszanym, ogrzewanym bioreaktorze, który chroni go przed ekstremalnymi temperaturami, promieniowaniem i ciśnieniem na Marsie. Karmisz organizm surowcami: marsjańską ziemią, wodą i przetworzonym powietrzem, których masz nieskończone zasoby. W miarę wzrostu organizm produkuje bioplastiki, które są klasą materiałów, które znamy z życia codziennego w wielu zastosowaniach: od kubków kompostowalnych po filamenty do druku 3D - podaje Pioneer Labs.
Najciekawszą właściwością sPL.001 jest właśnie zdolność produkowania bioplastiku. Chodzi o polihydroksyalkaniany, określane skrótem PHA. To grupa polimerów wytwarzanych przez mikroorganizmy, które gromadzą je w swoich komórkach jako materiał zapasowy. Po odpowiednim przetworzeniu mogą one służyć jako tworzywa do różnych zastosowań.
Na Ziemi bioplastiki wykorzystuje się między innymi do produkcji wybranych opakowań, a niektóre ich rodzaje nadają się również do zastosowań w druku 3D. W przypadku Marsa znaczenie ma przede wszystkim możliwość wytwarzania materiału bez konieczności transportowania gotowego tworzywa z naszej planety.
Istotne jest też to, że sPL.001 nie przeprowadza fotosyntezy. Nie potrafi więc samodzielnie wykorzystywać światła słonecznego do produkowania związków organicznych, tak jak robią to rośliny. Potrzebuje odpowiedniego źródła węgla i energii. W koncepcji Pioneer Labs rolę tę ma pełnić między innymi octan wytwarzany z wykorzystaniem przetworzonej atmosfery marsjańskiej. Sama atmosfera planety nie dostarcza mikroorganizmowi azotu w formie i stężeniu wystarczających do jego wzrostu.
Oznacza to, że bakteria nie jest samowystarczalną fabryką, którą można pozostawić na powierzchni planety i oczekiwać, że zacznie budować miasto. Potrzebuje całego systemu technologicznego, który zapewni jej odpowiednie warunki i przygotuje surowce. Mimo to pomysł jest interesujący. Zamiast przywozić na Marsa ogromne ilości gotowych materiałów, można byłoby transportować urządzenia umożliwiające ich produkcję.
Z bakterii powstanie materiał budowlany
Badacze z Pioneer Labs przedstawili również analizę pokazującą, jak ich technologia mogłaby zostać wykorzystana do budowy infrastruktury dla przyszłych mieszkańców Marsa. Według ich szacunków odpowiednio zaprojektowany system produkcji bioplastiku mógłby umożliwić wzniesienie niewielkiego miasta w ciągu około czterech lat, przy założeniu dostarczenia niezbędnego wyposażenia w ramach jednego startu rakiety.
To ambitna wizja, ale warto właściwie interpretować te liczby. Nie oznaczają one, że naukowcy zbudowali już fabrykę zdolną do wytwarzania marsjańskich domów ani że gotowe miasto powstanie w cztery lata. Jest to scenariusz opracowany na podstawie obliczeń dotyczących potrzebnego sprzętu, procesu produkcyjnego i dostępnych zasobów. Wymaga dalszych eksperymentów i potwierdzenia, że założenia sprawdzą się w rzeczywistych warunkach.
Nawet jeśli produkcja bioplastiku okaże się wydajna, materiał ten nie rozwiąże wszystkich problemów budowlanych. Przyszłe habitaty będą musiały chronić ludzi przed promieniowaniem, niskim ciśnieniem i skrajnymi temperaturami. Konieczne będzie także zapewnienie szczelności konstrukcji, dostępu do tlenu, wody oraz energii. Bioplastik może być jednym z elementów takiego systemu, a nie automatycznym zamiennikiem wszystkich materiałów konstrukcyjnych.
Mimo tych ograniczeń lokalna produkcja ma ogromne znaczenie. Każdy kilogram materiału, którego nie trzeba wysyłać z Ziemi, oznacza mniejsze obciążenie misji transportowej. Jeszcze ważniejsza jest możliwość powtarzania procesu na miejscu, zamiast polegania na kolejnych dostawach z odległości dziesiątek milionów kilometrów.
Czy zmodyfikowana bakteria mogłaby przypadkowo zmienić Marsa?
Wysyłanie ziemskich mikroorganizmów na inną planetę budzi jednak poważne pytania. Jeśli na Marsie istnieje lub istniało życie, nawet w postaci prostych organizmów ukrytych pod powierzchnią, ziemskie bakterie mogłyby zagrozić jego przetrwaniu albo utrudnić naukowcom wykrycie go podczas przyszłych badań.
Dlatego Pioneer Labs zaprojektowało sPL.001 do pracy w kontrolowanym środowisku. Mikroorganizm potrzebuje odpowiedniego pożywienia, ogrzewanego bioreaktora i przygotowanych surowców. Po wydostaniu się na powierzchnię Marsa nie powinien być w stanie samodzielnie się rozwijać, ponieważ nie ma tam warunków niezbędnych do jego wzrostu.
Zespół przedstawił osobną analizę ryzyka biologicznego, w której uwzględniono między innymi brak odpowiedniego źródła pożywienia oraz ograniczoną dostępność wody w środowisku marsjańskim. Samuel McKee, naukowiec zajmujący się naprawą DNA na Uniwersytecie w Reading, ocenił w rozmowie z Space.com, że taka strategia jest wiarygodna. Zwrócił uwagę, że nawet mikroorganizmy przystosowane do określonych warunków często nie potrafią przetrwać poza środowiskiem, do którego zostały dostrojone.
Czy bakterie pomogą kiedyś zazielenić Czerwoną Planetę?
Pomysł terraformowania Marsa, czyli przekształcenia go w środowisko bardziej przyjazne życiu ziemskiemu, od dawna rozpala wyobraźnię naukowców i miłośników kosmosu. W najbardziej ambitnej wersji zakłada stworzenie warunków pozwalających na istnienie ciekłej wody na powierzchni, rozwój roślin i stopniowe zwiększanie możliwości zamieszkania planety.
Droga do tego celu pozostaje jednak niezwykle długa. Mars ma bardzo rzadką atmosferę, jest zimny, a jego powierzchnia nie zapewnia ochrony przed promieniowaniem porównywalnej z tą, którą mamy na Ziemi. Samo wyhodowanie mikroorganizmu wykorzystującego miejscowe minerały nie rozwiązuje żadnego z tych problemów w skali całej planety.
sPL.001 może natomiast pomóc w odpowiedzi na bardziej konkretne pytanie - czy organizmy ziemskie da się przystosować do produkowania użytecznych materiałów z surowców dostępnych na Marsie, bez kosztownego oczyszczania ich i wzbogacania nawozami przywiezionymi z Ziemi? Jeśli odpowiedź zostanie potwierdzona w kolejnych eksperymentach, podobne podejście mogłoby otworzyć drogę do opracowania mikroorganizmów produkujących inne potrzebne substancje.
Dziennikarz Spider's Web. Specjalizuje się w tematyce militariów i obronności. Pisze również o nauce - głownie o kosmosie. Jest pasjonatem lotnictwa, broni pancernej i miłośnikiem symulatorów. Interesuje się historią konfliktów oraz Chin i Wietnamu w XX wieku. Dziennikarzem jest od 1998 roku. Pracował w Super Expressie, Gazecie Wyborczej, Purepc. Jest autorem trzech książek poświęconych wojnie w Wietnamie. Prywatnie interesuje się również fizyką, grami, kotami i kolarstwem górskim.