Tảo xanh lam có thể giúp con người sống trên Sao Hỏa?

Tất nhiên, cần thêm một số thành phần nhưng đó là một bước tiến quan trọng đối với các hệ thống hỗ trợ sự sống dựa trên vi khuẩn lam cho môi trường sống của con người khi chúng ta đến được đó.

"Chúng tôi thấy vi khuẩn lam có thể sử dụng các khí có sẵn trong khí quyển Sao Hỏa. Trong những điều kiện này, vi khuẩn lam vẫn có khả năng phát triển trong môi trường nước chỉ chứa bụi giống trên Sao Hỏa và vẫn có thể được sử dụng để nuôi các vi sinh vật khác. Điều này có thể giúp các sứ mệnh lâu dài được bền vững", nhà sinh vật học thiên văn Cyprien Verseux của Đại học Bremen ở Đức cho biết.

Trên Trái đất, vi khuẩn lam không phải lúc nào cũng tương thích nhất với sự sống khác. Nó có thể được tìm thấy ở hầu hết mọi môi trường sống trên hành tinh và đôi khi tạo ra chất độc cực mạnh có thể giết chết các sinh vật khác.

Tuy nhiên, chúng ta có thể không ở đây nếu không có nó. Các nhà khoa học tin rằng sự bùng nổ vi khuẩn lam cách đây 2,4 tỷ năm là nguyên nhân chủ yếu tạo nên bầu không khí thoáng khí của chúng ta. Vi khuẩn lam đã bơm ôxy vào bầu khí quyển, làm thay đổi đáng kể toàn bộ hành tinh.

Tất cả các loài vi khuẩn lam đều tạo ra ôxy như một sản phẩm phụ của quá trình quang hợp. Thực tế, các nhà khoa học đã xem xét liệu chúng ta có thể khai thác khả năng tạo ra ôxy của vi khuẩn lam để sống trên Sao Hỏa và trong không gian hay không.

Điều này sẽ mang lại những lợi ích bổ sung. Bầu khí quyển của Sao Hỏa được tạo thành chủ yếu từ carbon dioxide (95%) và nitơ (3%), cả hai đều được cố định bởi vi khuẩn lam, chuyển đổi chúng thành các hợp chất hữu cơ và chất dinh dưỡng tương ứng.

Nhưng áp suất khí quyển của Sao Hỏa là một vấn đề. Nó chỉ bằng 1% áp suất khí quyển của Trái đất, quá thấp đối với sự hiện diện của nước lỏng, vi khuẩn lam không thể phát triển trực tiếp trong đó hoặc chiết xuất đủ nitơ. Nhưng việc tái tạo lại các điều kiện của bầu khí quyển Trái đất trên Sao Hỏa cũng là một thách thức, đặc biệt là áp suất.

Verseux và nhóm nghiên cứu của mình đã tìm kiếm một điểm trung gian. Họ đã phát triển một lò phản ứng sinh học có tên Atmos có áp suất khí quyển bằng 10% áp suất của Trái đất, nhưng chỉ sử dụng những gì có thể tìm thấy trên Sao Hỏa, mặc dù theo tỷ lệ ngược: 96% nitơ và 4% carbon dioxide.

Nhóm nghiên cứu đã chọn một loài vi khuẩn lam cố định nitơ mà các thử nghiệm sơ bộ cho thấy có nhiều khả năng phát triển mạnh trong những điều kiện này và đã thử nghiệm nó trong nhiều điều kiện khác nhau.

Một số phòng thí nghiệm sử dụng môi trường nuôi cấy để nuôi cấy vi khuẩn lam, trong khi những phòng khác sử dụng vi khuẩn sống trên Sao Hỏa mô phỏng. Một số được tiếp xúc với áp suất khí quyển Trái đất, trong khi số khác bị giảm xuống áp suất thấp.

Các nhà khoa học phát hiện ra rằng tảo lam của họ không chỉ phát triển mà còn rất "mạnh mẽ". Rõ ràng là nó phát triển tốt hơn trên môi trường nuôi cấy so với lớp đất mặt regolith trên Sao Hỏa, nhưng thực tế là nó phát triển hoàn toàn trên regolith tạo nên một thành công lớn cho thấy sự phát triển của vi khuẩn lam trên Sao Hỏa sẽ không phải dựa vào các nguyên liệu từ Trái đất.

Tiếp theo, để đánh giá xem liệu vi khuẩn lam phát triển trong điều kiện sao Hỏa có thể tiếp tục hữu ích hay không, các nhà nghiên cứu đã làm khô nó và sử dụng làm chất nền để nuôi Escherichia coli.

Điều này cho thấy rằng đường, axit amin và các chất dinh dưỡng khác có thể được lấy từ vi khuẩn lam để nuôi các nền văn hóa khác, sau đó có thể được sử dụng cho các mục đích khác, chẳng hạn như sản xuất thuốc.

Atmos được thiết kế để kiểm tra xem vi khuẩn lam có thể được phát triển trong một số điều kiện khí quyển nhất định, không để tối đa hóa hiệu quả hay không. Các thông số của lò phản ứng sinh học sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong sứ mệnh Sao Hỏa, bao gồm cả sứ mệnh và kiến trúc.

Nhóm nghiên cứu đã có thể bắt tay vào việc tối ưu hóa một hệ thống lò phản ứng sinh học để một ngày nào đó có thể giúp chúng ta sống sót trên Sao Hỏa.

"Lò phản ứng sinh học của chúng tôi, Atmos, không phải là hệ thống trồng trọt mà chúng tôi sẽ sử dụng trên Sao Hỏa. Nó nhằm mục đích kiểm tra các điều kiện mà chúng tôi sẽ cung cấp ở đó. Nhưng quan trọng hơn cả là kết quả của chúng tôi sẽ giúp định hướng cho việc thiết kế một hệ thống trên Sao Hỏa", Verseux nói.