الخميرة المعدلة وراثيًا قد تؤسس أول مستوطنات على كوكب المريخ.

الخميرة المعدلة وراثيًا يمكن أن تبني أول بؤر استيطانية على المريخ

إذا كنا نرغب في إقامة وجود دائم على المريخ، يجب علينا تطوير أساليب فعالة للبناء هناك. إن شحن المواد من الأرض لبناء هياكل بسيطة مثل المنازل يعد أمرًا مكلفًا للغاية، وبالتالي فإنه يتوجب علينا الاعتماد على المواد المتاحة على سطح المريخ. مؤخرًا، نشر فريق بحث بقيادة نينغ ليو من جامعة هونغ كونغ للعلوم والتكنولوجيا ورقة بحثية في مجلة Chem Circularity قدمت نهجًا جديدًا لاستخدام علم الأحياء لتقليل الاعتماد على الخرسانة التقليدية لمشاريع البناء. إذا تحققت هذه الأفكار، فقد نشهد استخدام نوع جديد من الحياة الشائعة على الأرض، وهو الخميرة، في بناء الهياكل على كوكب المريخ.

في الأساليب التقليدية لبناء البنية التحتية على المريخ، يتم الاعتماد على المواد الهيكلية التي يتم تشكيلها عبر عملية تُعرف بالتلبيد، حيث يتم تسخين الثرى المريخي بواسطة أشعة الليزر أو الموجات الدقيقة أو حتى أشعة الشمس حتى تصل درجة حرارتها إلى حوالي 1000 درجة مئوية. على الرغم من فعالية هذه الطريقة في تحقيق قوة ميكانيكية، إلا أنها تتطلب كميات هائلة من الطاقة. تشير التقديرات إلى أن إنتاج متر مكعب واحد من الثرى الملبد سيستغرق عدة أيام من إنتاج الطاقة الشمسية.

السمة الرئيسية للمقترح الجديد هو استخدام الخميرة لإنشاء مادة بناء حيوية مهندسة تُعرف باسم ELBM (المواد الإنشائية الحية المهندسة). تعرف هذه المواد بأنها تركيبة حيوية تجمع بين الرمل المحلي والجيلاتين والخميرة المعدلة وراثيًا. تتميز ELBM بكونها قابلة للعلاج في بيئة المريخ الصعبة بدلًا من التبخر في الظروف القاسية.

في الخرسانة التقليدية، يتم استخدام الأسمنت البورتلاندي لربط الصخور والرمل سويًا بواسطة الماء. ومع ذلك، فإن هذا النهج غير قابل للتطبيق على المريخ، إذ يتجمد الماء في الظروف القاسية للسطح ثم يتبخر، مما يؤدي إلى تفكك الخرسانة. لذلك، تعتبر تقنيات التلبيد، والعمليات التي لا تحتاج مياه، بدائل أساسية.

تتضمن ELBM ثلاث تعديلات وراثية رئيسية تجعلها فعالة. التعديل الأول يسمح للخميرة بإنتاج بروتينات تُستخدم عادةً من قبل بلح البحر للتشبث بالصخور، مما يعطي الخميرة قدرة أكبر على الالتصاق. التعديل الثاني يقوم بدمج نظام SpyTag/SpyCatcher، وهو يساهم في تشكيل روابط مستدامة بين حبيبات المادة. التعديل الثالث يحاكي البروتينات الطبيعية المضادة للتجمد، مما يضمن عدم تكوّن بلورات ثلجية تضر بالهيكل أثناء عملية التجميد.

مع ذلك، يتوجب خلط ELBM في بيئة غير مجمدة، حيث يتم ذلك عند درجة حرارة وضغط مثاليين (37 درجة مئوية). بمجرد تعرضها لجو المريخ، يغادر الماء المستخدم في الخلط التركيبة، مما يترك هيكلًا يستمر في احتجاز حبيبات الرمل.

النتائج الأولية التي تمت دراستها تشير إلى أن هذه المادة الجديدة تمتلك قوة ضغط تعادل حوالي 12 ميجا باسكال، وهو مستوى قريب جداً من الخرسانة التقليدية. ولكن من المهم أن نلاحظ أنها تمتلك قوة انثناء أعلى، تعادل 6 ميجا باسكال، مما يجعلها مقاومة ملائمة للعواصف الترابية المريخية. وأظهرت التجارب أن الخميرة قد قدمت دعمًا حيويًا، حيث تم نزع هيئة نموذج أولي رقمي بدون الخميرة ولم تحصل على القوة نفسها.

تتميز هذه التقنية بكونها تستهلك طاقة أقل بكثير مقارنة بأسلوب التلبيد، مما يجعلها مفيدة خاصةً بالنظر إلى محدودية مصادر الطاقة المتاحة في الفترات الأولى من الاستيطان المريخي. كما أن المواد الناتجة عن هذه التقنية قابلة لإعادة التدوير، حيث يمكن إعادة تشكيل العينات عند تعرضها لحرارة مناسبة.

رغم هذه الفوائد، ما زالت هناك تساؤلات حول مدى قدرة الخميرة على البقاء في تربة المريخ، بما في ذلك وجود مستويات مرتفعة من البيركلورات والمواد الكيميائية السامة. كما أن قدرة المادة على مقاومة الأشعة فوق البنفسجية المستمرة تمثل تحديًا آخر. التركيبة الهيكلية للمادة تجعلها مسامية، مما يعني أنه يجب أن تترافق مع أنظمة إضافية للاحتفاظ بالهواء داخل الهياكل التي سيتم بناؤها.

إضافةً إلى ذلك، تظل تحديات شحن مكونات معينة مثل الجيلاتين من الأرض قائمة، مما يجعل التحدي أكبر. في نهاية المطاف، تبقى الأساليب والمواد المطلوبة للبناء على المريخ موضوعات نقاشات عميقة، لكن هذه البحث يقدم آفاق مثيرة لمستقبل الاستيطان على الكوكب الأحمر.