Vi khuẩn và nước tiểu phi hành gia: Chìa khóa xây nhà đầu tiên trên Sao Hỏa
Việc đưa con người lên Sao Hỏa đang dần trở thành hiện thực, nhưng một thách thức lớn vẫn còn đó: làm thế nào để xây dựng nơi trú ẩn bền vững trên hành tinh đỏ? Một nghiên cứu đăng trên tạp chí Frontiers in Microbiology đã đề xuất một giải pháp đột phá: thay vì mang theo vật liệu xây dựng nặng nề từ Trái Đất, chúng ta có thể tận dụng vi khuẩn và nước tiểu của chính các phi hành gia để tạo ra các công trình đầu tiên.
Vật liệu truyền thống: Rào cản không thể vượt qua
Theo phân tích của nhóm nghiên cứu, việc vận chuyển vật liệu như bê tông lên Sao Hỏa là bất khả thi do chi phí khổng lồ và hạn chế công nghệ. Ngay cả sản xuất xi măng tại chỗ cũng gặp trở ngại vì đất Sao Hỏa thiếu canxi oxit, dù giàu silica và sắt. Trước tình hình này, khái niệm biên kết sinh học (biocementation) nổi lên như một lối thoát đầy hứa hẹn, sử dụng vi sinh vật để kết dính bụi đất thành cấu trúc vững chắc.
Sự cộng sinh kỳ diệu của vi sinh vật
Trọng tâm của công nghệ này là vi khuẩn Sporosarcina pasteurii, có khả năng phân giải urê mạnh mẽ. Khi được cung cấp urê từ nước tiểu phi hành gia và canxi, vi khuẩn này tạo ra canxi cacbonat, hoạt động như xi măng tự nhiên để gắn kết các hạt bụi Sao Hỏa. Tuy nhiên, môi trường khắc nghiệt của Sao Hỏa thiếu oxy và dưỡng chất, đòi hỏi một đối tác cộng sinh: vi khuẩn lam Chroococcidiopsis.
Loài vi khuẩn cực hạn này có thể chống chịu bức xạ và sinh trưởng trong sa mạc, sử dụng ánh sáng mặt trời và CO2 để quang hợp, cung cấp oxy và đường cho Sporosarcina pasteurii. Sự kết hợp này tạo thành một vòng tròn sinh học khép kín: phi hành gia cung cấp urê, vi khuẩn lam duy trì sự sống, và vi khuẩn phân giải urê đảm nhiệm vai trò xây dựng.
Tương lai của robot in 3D và những thách thức còn lại
So với phương pháp thiêu kết nhiệt đòi hỏi năng lượng lớn, công nghệ biên kết sinh học được đánh giá bền vững hơn, tiêu thụ ít năng lượng hơn tới 10 lần. Viễn cảnh về robot thám hiểm trang bị vòi phun đa trục, tự động trộn đất Sao Hỏa với dung dịch vi khuẩn để in các habitat theo từng lớp đang trở nên khả thi. Tuy nhiên, các nhà khoa học thừa nhận đây vẫn là lý thuyết cần kiểm chứng.
Những thách thức như nhiệt độ đóng băng, bức xạ vũ trụ và chất perchlorate độc hại trên bề mặt Sao Hỏa có thể ảnh hưởng đến khả năng sinh tồn của vi khuẩn. Dù chưa có lò phản ứng sinh học thực tế, nghiên cứu này mở ra hướng đi mới, hứa hẹn một cách thức xây dựng hiệu quả bằng cách tận dụng nguồn lực tại chỗ, hiện thực hóa giấc mơ định cư trên hành tinh đỏ của nhân loại.
