مخمر ممکن است در ساخت خانه‌ها در مریخ کمک کند

محققان به استخراج مصالح در مریخ با استفاده از یک ترکیب نوآورانه از مخمر و هیدروژل پرداخته‌اند. این مطالعه نشان داد که این ماده جدید نه تنها مقاوم‌تر از مواد معمولی است، بلکه می‌تواند در شرایط سخت مریخی نیز عمل کند.

🔬 ساخت و ساز در مریخ

ساخت و ساز یک فرایند طاقت‌فرسا است که به تجهیزات، مهارت‌ها، زمان و تجربه خاص نیاز دارد. زمانی که محققان به این فکر می‌کنند که چگونه می‌توان در سیاره‌ای مانند مریخ ساخت، همه این جوانب حتی پیچیده‌تر می‌شود. محیط مریخی به‌طور قابل توجهی با زمین متفاوت است، با دماهای سطحی که بین -150°C و 20°C نوسان می‌کند و فشار جوی کل سیاره یک کسری از فشار جوی زمین است.

در حالی که این سیاره دارای آب یخ‌زده و سنگ‌های زیادی به‌عنوان مصالح ساختمانی بالقوه است، که هر دو برای ساخت آجر پیشنهاد شده‌اند، این فرایند به مقادیر زیاد گرما نیاز دارد، منبع انرژی که به‌راحتی در مریخ در دسترس نیست. با دیدن این نقص، جی‌شن کیو، مهندس عمران در دانشگاه علم و فناوری هنگ کنگ، به این فکر افتاد که چه مصالح و استراتژی‌هایی می‌توانند تحت شرایط مریخی کار کنند. او متوجه شد که محیط شبیه به فرایند خشک‌کردن سریع است. او در یک بیانیه مطبوعاتی گفت: "الهام من از میوه‌های خشک شده به‌دست آمده که سخت‌تر می‌شوند، آمده است."

🔧 استراتژی‌های نوآورانه

در یک مطالعه منتشر شده در Chem Circularity، کیو و تیمش ساختارهای کوچک و گنبدی شکلی از شن و یک هیدروژل مخلوط با مخمر ساخته‌اند. این بیوماده، پس از قرارگیری در شرایطی مشابه مریخ، تقریباً به‌قدری مقاوم بود که با بتن برابری می‌کرد و در مقایسه با این ترکیب ساختمانی معمول، نسبت به کشش خمشی مقاوم‌تر بود.

برای تولید چسبی که ذرات کوچک را به هم متصل کند، کیو و تیمش تصمیم به اضافه کردن مخمر به ژلاتین گرفتند تا ماده‌ای زنده تولید کنند که اسکافولد آنها را تقویت کند.

تیم مخمر فرموسا ساکارومایسس را به‌طور ژنتیکی تغییر دادند تا پروتئین‌های چسبنده مختلفی را تولید کند و این را با یک ژلاتین ترکیب کردند تا یک هیدروژل بسازند. آنها این چسب ترکیبی را به شنی که نمایانگر ریگولیت مریخی بود، اضافه کردند، آن را در قالب ریختند و به آن اجازه دادند که به مدت 30 دقیقه در دمای اتاق بماند. به کمک پروتئین‌های چسبنده موجود در مخمر، سلول‌ها هیدروژل و ذرات معلق را به‌خوبی در کنار هم نگه داشتند.

🌌 در شرایط مشابه مریخ

سپس آنها ساختار خود را در شرایطی شبیه به مریخ قرار دادند: -30°C و 0.01 اتمسفر فشار. این باعث شد که آب موجود در هیدروژل منجمد شده و سپس بخار شود، که شبیه به آنچه در فرآیند خشک‌کردن سریع اتفاق می‌افتد، بود. درمان در شرایط مریخی ماده‌ای متخلخل ایجاد کرد که اتصالات مختلف بین سلول‌های مخمر، ژلاتین و ذرات شن را محکم کرد.

تیم کیو خواص مکانیکی این بیوماده ترکیبی را ارزیابی کرد. اگرچه این ماده به‌قدری مقاوم نبود که بتن باشد، اما در برابر کشش خمشی مقاوم‌تر بود، که نشان می‌دهد ممکن است بهتر بتواند در برابر بادهای قوی و مواد پرتاب شده در سطح مریخ مقاومت کند.

نتایج نشان داد که مقاومت فشاری ساختارهایی که از مخمر در ترکیب استفاده شده بود، 170 درصد بیشتر از ساختارهایی بود که فقط با ژلاتین ساخته شده بودند. افزودن پروتئین چسبنده AGA2 این قدرت را بیشتر افزایش داد. اما محققان دریافتند که سیستم‌های چسبنده دیگر، مانند پروتئین‌های پا صدف خورشی، که به صدف‌ها برای چسبیدن به سنگ‌ها کمک می‌کند، بهبودهای محدودی در عملکرد کلی ارائه می‌دهند.

🛠️ چشم‌انداز ساخت و ساز در مریخ

محققان اشاره کردند که مطالعه فعلی آنها به‌طور کامل هزینه‌های انرژی یا نگهداری طولانی‌مدت چنین ماده‌ای را ارزیابی نکرده است. اما تیم در مورد استفاده احتمالی از بیوماده به‌عنوان یک گزینه پایدار برای ساخت در مریخ خوش‌بین است. جی‌شن کیو گفت: "من همیشه از خود می‌پرسم: آیا قانونی فیزیکی یا مکانیزم بنیادی وجود دارد که از انجام این کار جلوگیری کند؟ من در حال حاضر هیچ مدرکی در این باره نمی‌بینم. ما نسبت به بزرگ‌نمایی آن مطمئن هستیم." او افزود: "از اینکه مواد مهندسی آینده مریخ به‌همان اندازه متنوع باشد و حوزه زیست‌شناسی قطعاً کمک خواهد کرد، شگفت‌زده می‌شوم."