Чем могут помочь микроорганизмы человечеству при колонизации планеты Марс? На самом деле, очень и очень многим: бактерии способны поставлять космонавтам в больших объемах кислород, а также необходимые еду и строительные материалы. Причем для производства последних они будут использовать весьма необычное сырье - отходы человеческой жизнедеятельности.
Когда читаешь фантастические романы о колонизации других планет, то как-то не задумываешься над одним простым вопросом — а откуда космонавты берут стройматериалы для строительства своих баз? Не с собой же берут — космический корабль, каким бы большим он не был, все же не резиновый, да и в космосе, как известно, каждый лишний грамм может вызвать осложнения при заходе на орбиту или посадку. Хотя, конечно, автор вполне может придумать такое вещество, которое может сжиматься до сверхмалого объема, теряя при этом и вес, а потом вновь разжиматься (например, при всасывании в себя воды) — его фантазия, сами понимаете, ничем не ограничена.
Читайте также: Посадка на Марс не будет мягкой
А вот возможности земных ученых и инженеров пока что, увы, отнюдь не бесконечны. Поэтому когда речь заходит о создании на Марсе некоторого подобия базы, которая могла бы служить домом для пребывающих туда земных космонавтов, они лишь руками разводят. Спору нет, такая база необходима, однако из чего ее можно построить? Дело в том, что на самой Красной планете пригодных для строительства по земным технологиям материалов не очень-то и много.
Привозить же их с Земли тоже вряд ли получиться — увы, в настоящее время существуют достаточно жесткие ограничения на размер космического корабля и вес того, что будет у него внутри. Правда, можно "забросить" стройматериалы на Марс заранее, однако тут есть еще одна проблема — ведь использовать их придется на планете, где температурный диапазон, влажность и сила тяжести отличается от таковых на Земле. Даже если и изготовить такие материалы, исходя из теоретических расчетов, то как протестировать их на нашей планете? Речь ведь идет о безопасности космонавтов, поэтому испытания должны проходить в условиях, максимально приближенных к марсианским, а создать такие на Земле весьма непросто.
Впрочем, эта задача все же имеет одно оригинальное решение — ведь можно отправлять с космонавтами на Красную планету не сами стройматериалы, а технику, которая их сделает. Причем эта техника будет очень компактной, да и вес ее весьма невелик — речь идет о специальных генетически модифицированных бактериях. Ученые, которые занимаются такой интересной дисциплиной, как синтетическая биология, уверены, что эти микроорганизмы помогут космонавтам сделать все необходимые материалы, используя лишь то сырье, которые люди всегда носят с собой, то есть отходы нашей жизнедеятельности.
Использовать такую необычную "строительную бригаду" предложили специалисты по микробиологии из Брауновского и Стэнфордского университетов (США), работой которых руководит сотрудник НАСА Андрэ Бернье. Исследователи обратили внимание на почвенную бактерию Sporosarcina pasteurii, котораяумеет производить аммоний, используя для этого мочевину. Делая эту нехитрую работу, она меняет pH окружающей ее среды с нейтрального на щелочной, и если поблизости имеются карбонаты, то они сразу же превращаются в таких условиях в естественный цементный раствор (так называемый биоцемент).
Для того, что бы проверить эту гипотезу, исследователи провели интересные эксперименты. Они взяли кирпичи из пород, наиболее похожие на марсианские, поселили между ними бактерий и снабдили их мочевиной (благо с ней-то у нас никогда проблем нет). И что вы думаете — через две недели строительные блоки были намертво сцеплены образовавшимся биоцементом. Когда получившуюся конструкцию протестировали, оказалось, что этот цемент обладает прочностью на сжатие, равной бетону. То есть построенное с помощью него здание на Красной планете будет весьма надежным и устойчивым.
Кроме того, другие опыты показали, что если взять марсианский грунт, поселить в него этих бактерий и регулярно снабжать их мочевиной, то в результате может получится бетоноподобный материал, из которого, в свою очередь, также можно будет изготавливать строительные блоки. Кроме того, эта технология решает проблему удаления человеческих отходов с поверхности Марса — раз бактерии превратят их в стройматериалы, то за загрязнение окружающей среды можно будет не беспокоиться.
Впрочем, обычная Sporosarcina pasteurii вряд ли выживет на Марсе, поскольку для нее нужна кислородная атмосфера и, конечно же, сахара. Но и эта проблема оказалась решаемой — эти вещества будет поставлять ей (а также и космонавтам) другой микроорганизм, цианобактерия из рода Anabaena. Ей же для того, что бы производить требуемое, нужен всего лишь углекислый газ и азот, которые на Красной планете имеются, причем в избытке.
Кстати, Anabaena может неплохо прижиться в условиях Марса, если только защитить ее от УФ-излучения. Однако для этого подойдет даже очень тонкий слой пыли. Но есть у нее и еще один недостаток — большую часть энергии, получаемой от своего анаэробного метаболизма, цианобактерия направляет на собственные нужды, а меньшую — на производство сахаров. И что бы устранить его, микробиологи модифицировали данный организм — они ввели в ее геном несколько генов кишечной палочки (Escherichia coli). В результате производительность Anabaena резко возросла — и, что самое интересное, кислорода она тоже стала давать больше.
Читайте также: Марс уже давно заселили земные бактерии?
Итак, как видите, подобная живая "техника" сможет решить проблемы строительства и жизнеобеспечения марсианской базы. Но перед тем, как рекомендовать данные технологии космонавтам, их нужно будет основательно испытать в ходе автоматических миссий. И еще убедиться перед этим в отсутствии собственной бактериальной жизни на Красной планете — просто для того, что бы внедряя на Марс земных бактерий, случайно не загубить "аборигенов"…
Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"