Desde que os humanos pisaram pela primeira vez na Lua, as agências espaciais de todo o mundo consideraram a ideia de vida fora da Terra como um importante objetivo de longo prazo. Entre os destinos que podemos alcançar de forma realista, Marte destaca-se como o principal candidato. Seu terreno dramático e poucas características familiares fazem com que pareça uma nova fronteira para exploração e colonização. No entanto, criar uma presença humana duradoura continua a ser uma das nossas maiores ambições e um dos desafios mais desafiantes que a ciência e a engenharia alguma vez enfrentaram.
Marte nem sempre foi o que é hoje. Ao longo de milhares de milhões de anos, o planeta perdeu a espessa atmosfera que outrora ajudava a proteger a sua superfície. O que resta é um ambiente que não se parece em nada com o que a maior parte da vida na Terra pode tolerar. O ar é extremamente rarefeito e consiste principalmente de dióxido de carbono, a pressão é inferior a um por cento da da Terra e a temperatura varia de cerca de -90°C (-130°F) a 26°C (79°F).
Além disso, há radiação cósmica constante e não há ar respirável. Isto significa que um abrigo em Marte deve fazer muito mais do que fornecer telhado e paredes. Deve funcionar como um refúgio de sustentação da vida que possa resistir a um mundo construído para destruir sistemas vivos. Enviar grandes quantidades de materiais de construção da Terra seria muito caro e impraticável. A abordagem prática é construir a partir do que já existe em Marte. O uso de recursos in-situ (ISRU) refere-se ao uso de materiais locais e é fundamental para qualquer plano para a vida humana sustentável no Planeta Vermelho.
O rover Perseverance da NASA coletou amostras da cratera Jezera, um antigo leito de rio marciano, e elas podem conter evidências de vida muito antiga. Esta possibilidade levanta uma questão mais ampla que vai além da busca pela biologia do passado. Se os micróbios já viveram em Marte, os processos microbianos também poderiam nos ajudar a construir lá?
Da primeira vida da Terra à construção de Marte
A vida na Terra começou com microrganismos simples em águas rasas. Com o tempo, estes pequenos organismos mudaram o planeta de formas enormes, incluindo ajudando a encher a atmosfera com oxigénio e criando estruturas duráveis como recifes de coral. Ao olharmos para Marte, os investigadores questionam-se se pequenas formas de vida poderão mais uma vez desempenhar um grande papel, desta vez ajudando a transformar o mundo árido num lugar onde os humanos possam sobreviver.
Nossa pesquisa se inspira em sistemas naturais e reúne especialistas de diferentes áreas em um esforço interdisciplinar internacional. O foco está na biomineralização, o processo pelo qual microrganismos (bactérias, fungos e microalgas) criam minerais como parte de seu metabolismo. A biomineralização tem afetado as paisagens da Terra há bilhões de anos. Os microrganismos que prosperam em ambientes adversos, como lagos ácidos, solos vulcânicos e cavernas profundas, podem ser particularmente úteis à medida que exploramos o que pode funcionar nas condições marcianas.
Transformando o regolito marciano em material de construção
Usando os dados do rover sobre o solo marciano (regolito), a nossa equipa está a estudar diferentes vias de mineralização microbiana para ver quais podem produzir materiais de habitat duráveis, evitando ao mesmo tempo o risco de contaminação interplanetária. A opção mais promissora até agora é a biocimentação. Nesta abordagem, os microrganismos produzem substâncias semelhantes ao cimento, como o carbonato de cálcio, à temperatura ambiente.
Uma parte fundamental do trabalho centra-se na parceria entre as duas bactérias. Existe um Carga de esporos de pasteriaque é conhecido por criar carbonato de cálcio por meio de ureálise. Há outro Croococcidiopsisuma cianobactéria resistente que pode sobreviver em ambientes extremos, incluindo condições simuladas de Marte.
Juntos, eles funcionam como um sistema cooperativo. Croococcidiopsis libera oxigênio, ajudando a criar um microambiente mais favorável para Carga de esporos de pasteria. Também produz uma substância polimérica extracelular que pode proteger Carga de esporos de pasteria da radiação UV prejudicial na superfície de Marte. Por sua vez, Sparosarcina libera polímeros naturais que apoiam a formação mineral e ajudam a ligar o regolito. Como resultado, o solo solto pode ser transformado em um material duro semelhante ao concreto.
Impressão 3D de habitats e sistemas de suporte à vida
A visão de longo prazo é combinar esta cultura bacteriana com o regolito marciano e usá-la como matéria-prima para impressão 3D em Marte. Este conceito está na intersecção da astrobiologia, geoquímica, ciência dos materiais, engenharia de construção e robótica. Se funcionar em grande escala, poderá mudar a forma como as estruturas são projetadas e fabricadas para o Planeta Vermelho.
O valor potencial não se limita à construção. Porque Croococcidiopsis pode produzir oxigênio, isso pode contribuir tanto para a estabilidade do habitat quanto para o suporte de vida dos astronautas. Durante longos períodos de tempo, a amônia é criada como um subproduto do metabolismo Carga de esporos de pasteria poderia ajudar a permitir sistemas agrícolas de circuito fechado e poderia até desempenhar um papel nos esforços para terraformar Marte.
Os próximos obstáculos no caminho para Marte em casa
Mesmo com ideias promissoras, o trabalho ainda está em fase inicial. As agências internacionais pretendem construir o primeiro habitat humano em Marte na década de 2040, mas atrasos periódicos no retorno de amostras de Marte limitam a velocidade a que métodos específicos de construção marciano podem ser testados e confirmados. Com as agências espaciais a planear missões tripuladas na próxima década, a investigação sobre construções biológicas deve avançar agora para estarmos prontos para a chegada dos humanos.
Do ponto de vista da astrobiologia, o principal desafio é compreender como estas comunidades microbianas se comportam no regolito marciano e como resistem às muitas tensões do planeta. Simuladores de regolito em laboratórios fornecem uma maneira prática de testar coculturas em condições semelhantes às de Marte e construir modelos que preveem quão bem a biocimentação funcionará.
A robótica acrescenta outro desafio. É difícil reproduzir a gravidade marciana na Terra, mas a gravidade afeta a impressão 3D e a construção autônoma. Para nos prepararmos para missões futuras, precisamos de algoritmos de controlo fortes e protocolos especializados para construir sistemas robóticos de forma eficiente e fiável no ambiente invulgar de Marte. O progresso pode ser incremental, mas cada experiência, teste bem sucedido e procedimento melhorado aproxima-nos de um futuro onde os humanos possam verdadeiramente chamar Marte de lar.
