Vi khuẩn là chìa khóa giúp xây dựng căn cứ địa đầu tiên trên Sao Hỏa

Trong cuộc đua chinh phục vũ trụ, một trong những rào cản lớn nhất không phải là làm sao để đến được Sao Hỏa, mà là làm sao để sống sót và trú ẩn khi đã đặt chân tới đó.

Với chi phí vận chuyển lên tới hàng chục nghìn đô la cho mỗi kg vật liệu từ Trái Đất, ý tưởng mang theo thép và xi măng để xây dựng căn cứ là một giấc mơ xa vời và phi thực tế về mặt kinh tế.

Tuy nhiên, một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Frontiers in Microbiology vào ngày 2/12 đã thắp lên hy vọng mới, không phải từ những cỗ máy khổng lồ, mà từ những vi sinh vật nhỏ bé nhất.

Giải pháp từ "thợ xây" tí hon

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bách khoa Milan (Ý) đã đề xuất một phương pháp tiếp cận táo bạo: thay vì mang nhà từ Trái Đất đi, hãy để ngôi nhà "tự mọc" lên từ chính đất đai cằn cỗi của Sao Hỏa.

Công nghệ này được gọi là "xi măng sinh học", dựa trên nguyên lý khoáng hóa sinh học - quy trình tự nhiên đã kiến tạo nên những rạn san hô hùng vĩ trên Trái Đất hàng tỷ năm qua.

Bằng cách tận dụng tài nguyên tại chỗ (In-situ Resource Utilization - ISRU), các nhà khoa học muốn biến lớp đất regolith tơi xốp, bụi bặm của hành tinh đỏ thành một loại vật liệu rắn chắc, có tính chất tương tự như bê tông.

Đây được xem là con đường khả thi nhất để tạo ra cơ sở hạ tầng bền vững, chịu đựng được môi trường khắc nghiệt với bức xạ cao và áp suất thấp tại đây.

Bộ đôi hoàn hảo: Người cung cấp và kẻ kiến tạo

Trọng tâm của công nghệ này là sự hợp tác cộng sinh giữa hai loại vi khuẩn đặc biệt, được tuyển chọn kỹ lưỡng để đối mặt với tử địa Sao Hỏa.

Đầu tiên là Chroococcidiopsis, một loại vi khuẩn lam được mệnh danh là "kẻ sống sót vĩ đại". Thuộc nhóm vi sinh vật cực đoan, loài này có khả năng chịu đựng bức xạ tia cực tím gay gắt và điều kiện khô hạn.

Vai trò của nó không chỉ là sinh tồn mà còn là "nguồn sống" cho cả hệ thống: nó quang hợp để giải phóng oxy và tiết ra chất nhầy bảo vệ, tạo môi trường thuận lợi cho đồng đội của mình.

Người đồng đội đó chính là Sporosarcina pasteurii, đóng vai trò là "kỹ sư xây dựng". Loại vi khuẩn này có khả năng tiết ra một loại enzyme đặc biệt, kích thích quá trình kết tủa canxi cacbonat. Chính chất này sẽ hoạt động như một loại keo dán tự nhiên, liên kết các hạt bụi và đất đá rời rạc của Sao Hỏa lại với nhau, đông cứng thành những khối vật liệu xây dựng vững chãi.

Hướng tới hệ sinh thái khép kín

Điều khiến nghiên cứu này trở nên đặc biệt hấp dẫn không chỉ nằm ở khía cạnh xây dựng, mà còn ở tiềm năng tạo ra một hệ sinh thái tuần hoàn. Quá trình hoạt động của hai loại vi khuẩn này tạo ra những sản phẩm phụ vô giá cho sự sống của con người.

Oxy do Chroococcidiopsis sinh ra có thể được thu hồi để cung cấp cho hệ thống hỗ trợ sự sống của phi hành gia. Trong khi đó, amoniac - sản phẩm phụ từ quá trình trao đổi chất của Sporosarcina pasteurii - lại là nguồn phân bón tuyệt vời cho các hệ thống nông nghiệp trên Sao Hỏa.

Mặc dù triển vọng là vô cùng to lớn, nhóm nghiên cứu vẫn phải đối mặt với những thách thức. Thực tế, họ chưa thể thử nghiệm công nghệ này trên mẫu đất Sao Hỏa thật sự.

Tuy nhiên, với những bước tiến này, con người đang dần hiện thực hóa giấc mơ định cư ngoài vũ trụ bằng cách học hỏi từ những kỹ năng sinh tồn cổ xưa nhất của sự sống trên Trái Đất.