کمک میکروب های زمین به زندگی انسان در مریخ
رکنا: از زمانی که انسان برای نخستینبار بر سطح ماه گام گذاشت، آژانسهای فضایی سراسر جهان ایده زندگی فراتر از زمین را بهعنوان یک هدف بلندمدت اساسی دنبال کردهاند. در میان مقاصدی که بهطور واقعبینانه میتوان به آنها دست یافت، مریخ بهعنوان گزینه پیشرو مطرح است. چشماندازهای چشمگیر و برخی ویژگیهای آشنای آن، این سیاره را همچون مرز بعدی برای اکتشاف و سکونت جلوه میدهد. با این حال، ایجاد یک حضور پایدار انسانی در آن همچنان یکی از بزرگترین آرزوهای ما و در عین حال یکی از دشوارترین چالشهایی است که علم و مهندسی تاکنون با آن روبهرو بودهاند.
به گزارش گروه ترجمه رکنا، به نقل از ساینس دیلی، مریخ همواره به شکل کنونی خود نبوده است. طی میلیاردها سال، این سیاره جو ضخیمی را که زمانی از سطح آن محافظت میکرد از دست داده است. آنچه امروز باقی مانده، محیطی است که شباهتی به شرایط قابل تحمل برای اغلب اشکال حیات زمینی ندارد. هوا بسیار رقیق و عمدتاً از دیاکسید کربن تشکیل شده، فشار آن کمتر از یک درصد فشار زمین است و دما بین حدود منفی ۹۰ درجه سانتیگراد (منفی ۱۳۰ درجه فارنهایت) تا ۲۶ درجه سانتیگراد (۷۹ درجه فارنهایت) در نوسان است.
افزون بر این، تابش مداوم پرتوهای کیهانی و نبود هوای قابل تنفس وجود دارد. این بدان معناست که یک پناهگاه در مریخ باید بسیار فراتر از تأمین سقف و دیوار عمل کند. چنین سازهای باید بهعنوان مأمنی پشتیبان حیات عمل کند که بتواند در برابر جهانی که برای فروپاشی سامانههای زنده ساخته شده، مقاومت کند. انتقال حجم زیادی از مصالح ساختمانی از زمین بسیار پرهزینه و غیرواقعبینانه خواهد بود. رویکرد عملی، ساختوساز با استفاده از منابع موجود در خود مریخ است. بهرهبرداری از منابع در محل (ISRU) به معنای استفاده از مواد محلی است و در هر برنامهای برای ایجاد زندگی پایدار انسانی در سیاره سرخ، نقشی محوری دارد.
مریخنورد «پرسویرنس» ناسا نمونههایی را از دهانه جزرو، که بستر باستانی یک رودخانه مریخی است، جمعآوری کرده و این نمونهها ممکن است حاوی شواهدی از حیات بسیار اولیه باشند. این احتمال، پرسشی بزرگتر را مطرح میکند که فراتر از جستوجوی زیستشناسی گذشته است. اگر زمانی میکروبها در مریخ زندگی کردهاند، آیا فرایندهای میکروبی میتوانند به ما در ساختوساز در آنجا نیز کمک کنند؟
از نخستین حیات زمینی تا ساختوساز مریخی
حیات بر روی زمین با میکروارگانیسمهای ساده در محیطهای آب کمعمق آغاز شد. با گذشت زمان، این موجودات ریز تغییرات عظیمی در سیاره ایجاد کردند، از جمله کمک به غنیسازی جو با اکسیژن و ایجاد ساختارهایی به استحکام صخرههای مرجانی. اکنون که نگاهها به سوی مریخ معطوف شده، پژوهشگران در حال بررسی این موضوع هستند که آیا اشکال کوچک حیات میتوانند بار دیگر نقشی فراتر از اندازه خود ایفا کنند؛ این بار با کمک به تبدیل جهانی بایر به مکانی که انسان بتواند در آن بقا یابد.
پژوهش ما از سامانههای طبیعی الهام گرفته و متخصصان حوزههای گوناگون را در یک تلاش بینالمللی میانرشتهای گرد هم آورده است. تمرکز این تحقیقات بر زیستکانیسازی است؛ فرایندی که طی آن میکروارگانیسمها (باکتریها، قارچها و ریزجلبکها) بهعنوان بخشی از متابولیسم خود مواد معدنی تولید میکنند. زیستکانیسازی طی میلیاردها سال بر چشماندازهای زمین تأثیر گذاشته است. میکروارگانیسمهایی که در محیطهای خشن مانند دریاچههای اسیدی، خاکهای آتشفشانی و غارهای عمیق رشد میکنند، ممکن است بهویژه در بررسی آنچه میتواند در شرایط مریخی کارآمد باشد، سودمند واقع شوند.
تبدیل رگولیت مریخ به مصالح ساختمانی
با استفاده از دادههای مریخنورد درباره خاک مریخ (رگولیت)، تیم ما در حال بررسی مسیرهای مختلف کانیسازی میکروبی است تا مشخص شود کدامیک میتواند مواد مقاوم برای زیستگاهها تولید کند، در حالی که خطر آلودگی میانسیارهای را نیز به حداقل برساند. امیدوارکنندهترین گزینه تاکنون زیستسیمانیسازی است. در این رویکرد، میکروارگانیسمها در دمای اتاق موادی شبیه سیمان، مانند کربنات کلسیم، تولید میکنند.
بخش کلیدی این کار بر همکاری میان دو باکتری متمرکز است. یکی «اسپوروسارسینا پاستوری» است که بهدلیل تولید کربنات کلسیم از طریق اورهکافت شناخته میشود. دیگری «کروکوکسیدیئوپسیس» است، یک سیانوباکتری مقاوم که میتواند در محیطهای بسیار سخت، از جمله شرایط شبیهسازیشده مریخی، زنده بماند.
این دو باکتری در کنار یکدیگر بهصورت یک سامانه همکار عمل میکنند. کروکوکسیدیئوپسیس اکسیژن آزاد میکند و به ایجاد یک ریزمحیط حمایتیتر برای اسپوروسارسینا پاستوری کمک میکند. همچنین ماده پلیمری برونسلولی تولید میکند که میتواند از اسپوروسارسینا پاستوری در برابر تابش فرابنفش آسیبزا در سطح مریخ محافظت کند. در مقابل، اسپوروسارسینا پلیمرهای طبیعی ترشح میکند که از تشکیل مواد معدنی پشتیبانی کرده و به اتصال رگولیت کمک میکند. نتیجه آن است که خاک سست میتواند به مادهای جامد و شبیه بتن تبدیل شود.
چاپ سهبعدی زیستگاهها و پشتیبانی از سامانههای حیاتی
چشمانداز بلندمدت، ترکیب این همکشت باکتریایی با رگولیت مریخی و استفاده از آن بهعنوان ماده اولیه برای چاپ سهبعدی در مریخ است. این مفهوم در نقطه تلاقی اخترزیستشناسی، ژئوشیمی، علم مواد، مهندسی ساختوساز و رباتیک قرار دارد. اگر این رویکرد در مقیاس گسترده موفق شود، میتواند نحوه طراحی و تولید سازهها برای سیاره سرخ را دگرگون کند.
ارزش بالقوه این روش تنها به ساختوساز محدود نمیشود. از آنجا که کروکوکسیدیئوپسیس قادر به تولید اکسیژن است، میتواند به پایداری زیستگاه و پشتیبانی حیات فضانوردان کمک کند. در بازههای زمانی طولانیتر، آمونیاک تولیدشده بهعنوان محصول جانبی متابولیک اسپوروسارسینا پاستوری میتواند به فعالسازی سامانههای کشاورزی چرخهبسته کمک کرده و حتی در تلاشهای احتمالی برای زمینسازی مریخ نقشی ایفا کند.
موانع پیش رو در مسیر خانههای مریخی
با وجود ایدههای امیدوارکننده، این تحقیقات همچنان در مراحل اولیه قرار دارد. آژانسهای بینالمللی قصد دارند نخستین زیستگاه انسانی در مریخ را در دهه ۲۰۴۰ احداث کنند، اما تأخیرهای مکرر در بازگرداندن نمونههای مریخی، سرعت آزمایش و تأیید روشهای ساختوساز ویژه مریخ را محدود کرده است. با برنامهریزی آژانسهای فضایی برای مأموریتهای سرنشیندار در دهه آینده، پژوهش در زمینه ساختوساز زیستمبنا باید از هماکنون پیش برود تا هنگام ورود انسانها آماده باشد.
از منظر اخترزیستشناسی، یکی از وظایف اصلی درک رفتار این جوامع میکروبی در رگولیت مریخی و چگونگی تحمل آنها در برابر فشارهای متعدد این سیاره است. شبیهسازهای رگولیت در آزمایشگاهها راهکاری عملی برای آزمایش همکشتها در شرایط مشابه مریخ و توسعه مدلهایی است که پیشبینی میکند زیستسیمانیسازی تا چه اندازه کارآمد خواهد بود.
رباتیک نیز چالش دیگری را مطرح میکند. بازتولید گرانش مریخ بر روی زمین دشوار است، در حالی که گرانش بر چاپ سهبعدی و ساختوساز خودکار تأثیر میگذارد. برای آمادگی در مأموریتهای آینده، به الگوریتمهای کنترلی قدرتمند و پروتکلهای تخصصی نیاز است تا سامانههای رباتیک بتوانند در محیط غیرمعمول مریخ بهصورت کارآمد و قابلاعتماد ساختوساز کنند. پیشرفت ممکن است تدریجی باشد، اما هر آزمایش، هر آزمون موفق و هر فرایند بهینهشده ما را یک گام به آیندهای نزدیکتر میکند که در آن انسانها بتوانند واقعاً مریخ را خانه خود بنامند.
ارسال نظر