Ý tưởng mới cho phép các nhà nghiên cứu chế tạo oxy trên Sao Hỏa

Đứng đầu trong số những thách thức mà các phi hành gia phải đối mặt trong vũ trụ là một trong những chức năng cần thiết nhất của cơ thể: Đó là thở.

Đó là bởi oxy không thực sự tồn tại trong không gian. Điều này gây ra một số trở ngại cho các sứ mệnh du hành vũ trụ dài ngày. May mắn thay, một khám phá gần đây có thể sẽ giúp các nhà thám hiểm không gian có thêm cơ hội trong hành trình của mình.

Kết quả của một nghiên cứu do nhà vi trùng học Simone Krings từ Đại học Surray, Anh, dẫn đầu, đã tạo ra một lớp phủ sinh học, được gọi là Chroococcidiopsis cubana.

Lớp phủ này phát ra lượng oxy có thể sử dụng được hàng ngày, đồng thời giảm lượng carbon dioxide (CO₂) trong môi trường xung quanh nó.

Khả năng tạo ra oxy của lớp phủ này đến từ những vi khuẩn sống được kết hợp thành từng lớp ở bên trong nó. Thế nhưng để sử dụng được, lớp phủ cần phải xốp để tạo ra quá trình hydrat hóa, vận chuyển tế bào, nhưng đồng thời phải chắc chắn và cứng về mặt cơ học.

Điều này có ý nghĩa không chỉ đối với các sứ mệnh du hành vũ trụ, mà còn có thể được ứng dụng ngay tại trên Trái Đất.

"Với sự gia tăng khí nhà kính, đặc biệt là CO₂ trong khí quyển, và mối lo ngại về tình trạng thiếu nước do nhiệt độ toàn cầu tăng cao, chúng ta cần các vật liệu bền vững, thân thiện với môi trường", Simone Krings chia sẻ.

"Các lớp phủ sinh học có độ bền cơ học cao có thể giúp giải quyết những thách thức này bằng cách giảm lượng nước tiêu thụ trong các quy trình dựa trên lò phản ứng sinh học tiêu tốn nhiều nước".

Điểm mấu chốt khiến Chroococcidiopsis cubana trở nên đặc biệt là nó khai thác một cơ chế quang hợp kỳ lạ, khi có thể tận dụng tối đa các điều kiện ánh sáng cực yếu, hay thậm chí là những nơi không có ánh sáng.

Bởi lẽ đó, những dạng Chroococcidiopsis cubana khác đã được tìm thấy trong bóng tối của những hang động cực sâu, ở lớp vỏ bên dưới của Trái Đất, hay dưới đáy đại dương.

Loại vật liệu này đôi khi có thể sống ở sa mạc và những môi trường khắc nghiệt không khác mấy trên Sao Hỏa.

"Chroococcidiopsis có khả năng tồn tại đến phi thường trong môi trường khắc nghiệt, sống sót với hạn hán và tiếp xúc với bức xạ tia cực tím ở cường độ cao", Simone Krings cho biết. "Điều này khiến chúng trở thành ứng cử viên tiềm năng cho các sứ mệnh đổ bộ Sao Hỏa".

Dẫu vậy, việc đưa Chroococcidiopsis vào sử dụng ngay lập tức trong các sứ mệnh không gian là điều chưa khả thi. Đó là bởi sản lượng còn khá thấp của loại vật liệu này.

Theo ước tính, một nhóm gồm 10 phi hành gia sống trên Sao Hỏa trong 1 năm sẽ tiêu tốn khoảng 500 tấn oxy. Trong khi đó, lớp phủ sinh học chỉ có khả năng tạo ra khoảng 0,4 gam oxy trên mỗi gam sinh khối, tương đương 400 gam cho mỗi kg vật liệu.

Như vậy, để đảm bảo cho hoạt động hô hấp cơ bản của con người ngoài không gian, các nhà du hành sẽ phải mang theo một khối lượng khổng lồ các Chroococcidiopsis, và điều này vẫn còn là một vấn đề nan giải.