Desde que los humanos pisaron la Luna por primera vez, las agencias espaciales de todo el mundo han considerado la idea de vivir fuera de la Tierra como un objetivo importante a largo plazo. Entre los destinos a los que podemos llegar de manera realista, Marte destaca como uno de los principales candidatos. Su espectacular terreno y pocas características familiares lo hacen sentir como la próxima frontera de exploración y asentamiento. Sin embargo, crear una presencia humana duradera sigue siendo una de nuestras mayores ambiciones y uno de los problemas más difíciles en ciencia e ingeniería.
Marte no siempre fue lo que es hoy. Durante miles de millones de años, el planeta ha perdido la espesa atmósfera que alguna vez ayudó a proteger su superficie. Lo que queda es un entorno que no parece que pudiera sustentar la mayor parte de la vida en la Tierra. El aire es extremadamente fino y en su mayor parte dióxido de carbono, la presión es menos del uno por ciento de la de la Tierra y la temperatura oscila entre aproximadamente -90 °C (-130 °F) y 26 °C (79 °F).
Además de eso, hay radiación cósmica constante y no hay aire respirable. Eso significa que un refugio en Marte tiene que hacer mucho más que proporcionar un techo y paredes. Debe servir como un refugio que sustente la vida y que pueda resistir un mundo construido para colapsar los sistemas de vida. Enviar grandes cantidades de materiales de construcción desde la Tierra sería demasiado caro y poco práctico. Un enfoque práctico es construir con lo que ya hay en Marte. La utilización de recursos in situ (ISRU) significa utilizar materiales locales y es fundamental para cualquier plan para la vida humana sostenible en el Planeta Rojo.
El rover Perseverance de la NASA ha recolectado muestras del cráter Jezero, un antiguo lecho de un río marciano, y pueden contener evidencia de vida muy temprana. Esa posibilidad plantea una gran pregunta que va más allá de los hallazgos biológicos pasados. Si los microbios alguna vez vivieron en Marte, ¿podrían los procesos microbianos ayudarnos también a llegar allí?
Desde los inicios de la vida en la Tierra hasta la formación de Marte
La vida en la Tierra comenzó con microorganismos simples en ambientes de aguas poco profundas. Con el tiempo, estos pequeños organismos han remodelado el planeta de maneras enormes, incluso ayudando a llenar la atmósfera con oxígeno y construyendo estructuras sostenibles como los arrecifes de coral. Mientras miramos a Marte, los investigadores se preguntan si pequeñas formas de vida podrían volver a desempeñar un papel importante, esta vez ayudando a convertir una Tierra árida en un lugar donde los humanos puedan sobrevivir.
Nuestra investigación se inspira en los sistemas naturales y reúne a expertos de múltiples campos en un esfuerzo interdisciplinario internacional. La atención se centra en la biomineralización, un proceso en el que los microorganismos (bacterias, hongos y microalgas) producen minerales como parte de su metabolismo. La biomineralización ha afectado el paisaje de la Tierra durante miles de millones de años. Los microorganismos que prosperan en ambientes hostiles como lagos ácidos, suelos volcánicos y cuevas profundas pueden ser particularmente útiles a medida que exploramos qué podría funcionar en las condiciones marcianas.
Convertir el regolito marciano en material de construcción
Utilizando datos del rover sobre el suelo marciano (regolito), nuestro equipo está examinando diferentes rutas de mineralización microbiana para ver cuáles podrían producir materiales más fuertes para los hábitats y evitar el riesgo de contaminación interplanetaria. Con diferencia, la opción más prometedora es la biocementación. En este método, los microorganismos producen sustancias similares al cemento, como el carbonato de calcio, a temperatura ambiente.
Un trabajo clave se centra en la asociación entre las dos bacterias. es un Carga de esporas de Pasteurellaque se sabe que produce carbonato de calcio mediante urolisis. El otro es CroococcidiopsisUna cianobacteria resistente que puede sobrevivir en ambientes extremos, incluidas condiciones marcianas simuladas.
Juntos, funcionan como un sistema cooperativo. Croococcidiopsis Al liberar oxígeno, ayuda a crear un microambiente más favorable. Carga de esporas de Pasteurella. También produce una sustancia polimérica extracelular que puede proteger Carga de esporas de Pasteurella De la dañina radiación ultravioleta en la superficie marciana. en cambio, Esporosarcina Libera polímeros naturales que apoyan la formación de minerales y ayudan a unir el regolito. Como resultado, la tierra suelta puede transformarse en un material duro parecido al hormigón.
Viviendas impresas en 3D y sistemas de vida de apoyo
La visión a largo plazo es combinar cultivos con estas bacterias en un regolito marciano y utilizarlo como materia prima para la impresión 3D en Marte. Este concepto se sitúa en el punto de encuentro de la astrobiología, la geoquímica, la ciencia de los materiales, la ingeniería de la construcción y la robótica. Si funciona a escala, podría cambiar la forma en que se diseñan y construyen las estructuras para el Planeta Rojo.
Los valores potenciales no se limitan a la construcción. porque Croococcidiopsis puede producir oxígeno, contribuyendo tanto a la estabilidad del hábitat como al soporte vital de los astronautas. Con el tiempo, el amoníaco se produce como subproducto metabólico. Carga de esporas de Pasteurella Podría ayudar a habilitar sistemas agrícolas de circuito cerrado e incluso desempeñar un papel en los esfuerzos de terraformación en Marte.
El próximo obstáculo en el camino a Marte
Incluso con ideas prometedoras, el trabajo aún está en sus inicios. Las organizaciones internacionales pretenden construir la primera habitación humana en Marte para la década de 2040, pero los repetidos retrasos en el regreso de las muestras de Marte limitan la rapidez con la que se pueden probar y confirmar los métodos de construcción específicos de Marte. Mientras las agencias espaciales planifican misiones tripuladas en la próxima década, la investigación sobre construcciones de origen biológico debe avanzar ahora para estar listas cuando lleguen los humanos.
Desde una perspectiva astrobiológica, una tarea importante es comprender cómo se comportan estas comunidades microbianas en el regolito marciano y cómo resisten las numerosas tensiones del planeta. Los simulantes de regolito de laboratorio proporcionan una forma práctica de probar cocultivos en Marte y construir modelos que predicen qué tan bien funcionará la biocementación.
La robótica añade otro desafío. La gravedad marciana es difícil de reproducir en la Tierra, pero la gravedad influye en la impresión 3D y la construcción autónoma. Para prepararnos para futuras misiones, necesitamos algoritmos de control sólidos y protocolos especializados que permitan a los sistemas robóticos operar de manera eficiente y confiable en el entorno inusual de Marte. El progreso puede ser incremental, pero cada prueba, experimento exitoso y método refinado nos acerca a un futuro en el que los humanos realmente puedan llamar a Marte su hogar.
