Buzz
Các nhà khoa học đã đề xuất một giải pháp sinh học đầy triển vọng để tạo dựng cơ sở hạ tầng trên hành tinh đỏ, bằng cách sử dụng nguồn tài nguyên sẵn có và vi sinh vật thay vì phải vận chuyển vật liệu nặng từ Trái Đất.
Việc đưa con người lên Sao Hỏa giờ đây không còn là điều không tưởng, nhưng một câu hỏi lớn vẫn đang gây khó khăn cho các nhà khoa học: làm sao chúng ta có thể xây dựng nơi trú ẩn trên hành tinh đỏ? Trong một nghiên cứu gần đây đăng tải trên tạp chí Frontiers in Microbiology, các nhà nghiên cứu đã đưa ra một giải pháp táo bạo: thay vì mang theo vật liệu xây dựng nặng nề từ Trái Đất, chúng ta chỉ cần mang theo vi khuẩn và sử dụng nước tiểu của các phi hành gia.
Vật liệu truyền thống gặp khó khăn lớn
Theo phân tích của nhóm nghiên cứu, việc vận chuyển các vật liệu xây dựng truyền thống như bê tông lên Sao Hỏa là điều không thể thực hiện. Các quy luật vật lý và chi phí cao ngất ngưởng khiến việc phóng các vật liệu nặng qua không gian trở nên bất khả thi với công nghệ hiện tại. Thêm vào đó, việc sản xuất xi măng Portland tiêu chuẩn trên Sao Hỏa cũng gặp phải vấn đề lớn do lớp đất đá (regolith) tại đây, dù giàu silica và sắt, lại thiếu hụt canxi oxit nghiêm trọng.
Trước tình hình đó, khái niệm "biên kết sinh học" (biocementation) đã xuất hiện như một giải pháp đầy hứa hẹn. Thay vì sử dụng các phản ứng hóa học công nghiệp, phương pháp này khai thác một hệ sinh thái vi sinh vật tinh tế để kết dính lớp bụi Sao Hỏa rời rạc thành một cấu trúc vững chắc.
Cộng sinh kỳ diệu giữa vi sinh vật
Trọng tâm của công nghệ này nằm ở vi khuẩn Sporosarcina pasteurii, một loài có khả năng phân giải urê rất mạnh mẽ. Khi được cung cấp urê - hợp chất có nhiều trong nước tiểu của phi hành gia - và canxi, vi khuẩn này sẽ kích hoạt phản ứng hóa học tạo ra canxi cacbonat. Chất này hoạt động như một loại xi măng tự nhiên, kết nối các hạt bụi Sao Hỏa thành một khối vững chắc.
Tuy nhiên, Sao Hỏa là một môi trường cực kỳ khắc nghiệt, thiếu oxy và dưỡng chất. Để khắc phục điều này, các nhà khoa học đã đề xuất bổ sung một đối tác cộng sinh: vi khuẩn lam Chroococcidiopsis. Đây là một sinh vật cực hạn có khả năng chống chịu bức xạ và sinh trưởng tốt trong môi trường sa mạc. Trong một hệ thống sinh học giả định, Chroococcidiopsis sẽ sử dụng ánh sáng mặt trời và khí CO2 để quang hợp, từ đó cung cấp oxy và đường cho sự sống của các "thợ xây" Sporosarcina pasteurii.
Sự kết hợp này tạo thành một vòng tuần hoàn sinh học khép kín: phi hành gia cung cấp urê, vi khuẩn lam cung cấp sự sống, và vi khuẩn phân giải urê đảm nhiệm vai trò xây dựng.
Hướng phát triển của robot in 3D và các thử thách
So với các phương pháp khác như thiêu kết nhiệt - đòi hỏi năng lượng lớn để nung chảy bụi đất bằng laser - công nghệ biên kết sinh học được đánh giá là bền vững hơn rất nhiều. Các tính toán cho thấy phương pháp này tiêu thụ ít năng lượng hơn tới 10 lần, một ưu thế lớn trong môi trường tài nguyên khan hiếm như Sao Hỏa.
Viễn cảnh về các robot thám hiểm trang bị vòi phun đa trục, tự động trộn đất Sao Hỏa với dung dịch vi khuẩn để "in" các habitat theo từng lớp đang ngày càng rõ nét. Tuy nhiên, các nhà khoa học cũng thừa nhận đây vẫn chỉ là một lý thuyết cần được kiểm chứng. Những thách thức từ nhiệt độ đóng băng, bức xạ vũ trụ và các chất perchlorate độc hại trên bề mặt Sao Hỏa vẫn là những yếu tố chưa rõ ràng ảnh hưởng đến khả năng sinh tồn và hoạt động của vi khuẩn.
Mặc dù hiện chưa có lò phản ứng sinh học thực tế nào được chế tạo, nhưng nghiên cứu này đã mở ra một hướng đi mới, hứa hẹn sẽ tạo ra một phương thức xây dựng bền vững và hiệu quả bằng cách tận dụng tối đa các nguồn tài nguyên có sẵn, hiện thực hóa giấc mơ định cư trên hành tinh đỏ của loài người.
