Mars se stal předmětem fascinace a výzkumu. Mise jako ty, které vedla společnost SpaceX, dokazují, že cesta na tuto planetu je možná a její technická realizace se jeví jako relativně snadná. Nicméně skutečná výzva spočívá v terraformaci – tedy přeměně planety tak, aby umožnila dlouhotrvající mise na jejím povrchu. V mnohých filmech, jakým je například ‚Marťan‘, jsme již viděli, jak astronaut přežil na Marsu pěstováním brambor, a i když to zní jako sci-fi, vědci na tomto poli pokročili. Důležitým krokem by mohlo být využití marsovského prachu k výrobě cihel.

Jak to funguje?

Biocimentace představuje inovativní přístup. Jak Měsíc, tak Mars jsou pokryty prachem, jehož složení můžeme využít k výstavbě. Je efektivnější transformovat tyto materiály na něco užitečného než dopravovat obrovské množství surovin ze Země. V článku publikovaném v časopise Frontiers in Microbiology se vědci z oddělení chemie, materiálů a chemického inženýrství ‚Giulio Natta‘ na Politecnico di Milano zabývají metodou, jak přeměnit marsovský regolitus na materiál podobný betonu pomocí biocimentace, přičemž využívají dvojici bakterií.

Stavební bakterie

Hlavními aktéry tohoto procesu jsou Sporosarcina pasteurii a Choococcidiopsis. Klíčovou technologií je ‚Microbially Induced Calcium Carbonate Precipitation‘, což je proces, při kterém mikroorganismy vytvářejí uhličitan vápenatý při pokojové teplotě. U Sporosarcina pasteurii je tento proces založen na ureolýze. Bakterie produktem enzymu ureázy, který štěpí močovinu na amoniak a uhličitou kyselinu, čímž zvyšuje pH okolního prostředí.

Uvolněná uhličitá kyselina se disociuje na uhličitanové ionty. Když se tyto ionty spojí s kalcium přítomného v prostředí, sráží se jako krystaly uhličitanu vápenatého na stěnách bakteriálních buněk a na částicích půdy. Tento proces přetváří volný marsovský prach na kompaktní materiál, který může vykazovat kompresivní pevnost srovnatelnou s některými směsmi betonu.

Choococcidiopsis – extrémně odolná

Na straně druhé je Choococcidiopsis, jedna z nejodolnějších známých bakterií, podobně jako milí tardigradi. Tyto mikroorganismy jsou schopny přežít v podmínkách, které simulují marsovské prostředí. Mise BIOMEX, vedená Evropskou vesmírnou agenturou, prokázala, že kmeny této bakterie, vystavené vakuumu a slunečnímu záření po dobu 18 měsíců, zůstaly nepoškozené. Jakmile byly rehydratovány, obnovily svou metabolickou aktivitu.

Toto je důležité, neboť Choococcidiopsis byla testována ve vesmíru. Její úlohou v tomto procesu není přeměna regolitu na beton, to je úkol pro Sporosarcina pasteurii, ale její extrémní odolnost. Vědci navrhují symbiózu mezi těmito dvěma bakteriemi.

Choococcidiopsis při fotosyntéze uvolňuje kyslík, který vytváří mikroprostředí vhodné pro Sporosarcina pasteurii, čímž zajišťuje její úspěšnou práci v drsných marsovských podmínkách.

Obraná strategie

To znamená, že zatímco jedna bakterie pracuje na konstrukci, druhá poskytuje ochranu a výživu. Choococcidiopsis disponuje silným obranným systémem, což je srovnatelné s obrněním moderního tanku. Její tři obranné linie zahrnují:

• První linie se skládá z extracelulárních polymerních látek, které vytvářejí silnou vrstvu filtru s účinností téměř 70% pro UVA a UVM záření a 90% pro UVC záření.
• Druhá linie tvoří antioxidanty, které se vážou na vnější membránu a fungují jako fotoprotektory neutralizující reaktivní kyslíkové druhy generované radiací.
• Třetí obranná linie zahrnuje UV filtry. Choococcidiopsis je také schopna opravit svůj DNA, pokud dojde k poškození radiací.

Krok za krokem

Biocementace je tedy funkční a odolná metoda, avšak než se vypravíme na Mars s těmito bakteriemi, tým výzkumníků zdůrazňuje, že je třeba postupovat opatrně. Různé agentury plánují vybudovat první lidské osídlení na Marsu do roku 2040. Stavba na Marsu není jen technický problém; je také nutné zvážit, jak se tito pionýři vrátí zpět na Zemi.

V současnosti vědci ukazují, že je možné přetvářet marsovský materiál na stavební suroviny, ale do cíle je ještě daleko. Je také nezbytné reprodukovat marsovské podmínky na Zemi pro optimalizaci stavebních procesů. Objev jako spolupráce těchto bakterií může vést nejen ke konstrukčním inovacím, ale také využití jejich schopností k produkci kyslíku na Marsu nebo k použití jejich odpadních produktů jako hnojiv pro pěstování ve vesmíru. Například amoniak, který by mohl sloužit jako hnojivo pro plodiny.