Os micróbios mais resistentes da Terra podem ajudar os humanos a viver em Marte

Marte nem sempre foi como 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 composto principalmente de dióxido de carbono, a pressão é inferior a um por cento da da Terra e as temperaturas variam de cerca de -90°C (-130°F) até 26°C (79°F).

Além disso, há radiação cósmica constante e não há ar respirável. Isso significa que um abrigo em Marte tem que fazer muito mais do que fornecer telhado e paredes. Deve funcionar como um refúgio de apoio à vida que possa resistir a um mundo construído para destruir os sistemas vivos. Enviar grandes quantidades de material de construção da Terra seria demasiado caro e irrealista. Uma abordagem prática é construir com o que já existe em Marte. A utilização de recursos in situ (ISRU) significa utilizar 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 Jezero, um antigo leito de rio marciano, e elas podem conter evidências de vida muito antiga. Essa possibilidade levanta uma questão maior que vai além da busca pela biologia passada. Se os micróbios já viveram em Marte, os processos microbianos também poderiam nos ajudar a construir lá?

Da vida mais antiga da Terra à construção marciana

A vida na Terra começou com microrganismos simples em ambientes de águas rasas. Com o tempo, estes pequenos organismos remodelaram o planeta de formas enormes, inclusive ajudando a encher a atmosfera com oxigénio e criando estruturas tão duráveis ​​como os recifes de coral. À medida que olhamos para Marte, os investigadores questionam se as pequenas formas de vida poderão novamente desempenhar um papel descomunal, desta vez ajudando a transformar um mundo árido num lugar onde os humanos possam sobreviver.

Nossa pesquisa se inspira em sistemas naturais e reúne especialistas de diversas áreas em um esforço interdisciplinar internacional. O foco é a biomineralização, processo em que microrganismos (bactérias, fungos e microalgas) criam minerais como parte de seu metabolismo. A biomineralização influenciou as paisagens da Terra durante bilhões de anos. Os microrganismos que prosperam em ambientes adversos, como lagos ácidos, solos vulcânicos e cavernas profundas, podem ser especialmente úteis à medida que exploramos o que poderia funcionar nas condições marcianas.

Transformando o regolito marciano em material de construção

Usando dados do rover sobre o solo marciano (regolito), a nossa equipa está a examinar diferentes rotas de mineralização microbiana para ver quais delas podem produzir materiais fortes para habitats, evitando riscos de poluição 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 duas bactérias. Um é Carga de esporos de pasteuriaque é conhecido por criar carbonato de cálcio por meio da ureólise. O outro é Croococcidiopsisuma cianobactéria resistente que pode sobreviver a 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 pasteuria. Também produz uma substância polimérica extracelular que pode proteger Carga de esporos de pasteuria da radiação UV prejudicial na superfície marciana. Em troca, Esporosarcina secreta polímeros naturais que apoiam a formação mineral e ajudam a ligar o regolito. O resultado é que o solo solto pode ser transformado em um material sólido, semelhante ao concreto.

Impressão 3D de habitats e sistemas de suporte à vida

A visão de longo prazo é combinar esta co-cultura bacteriana com o regolito marciano e usá-la como matéria-prima para impressão 3D em Marte. Este conceito está no ponto de encontro 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, poderia contribuir tanto para a estabilidade do habitat quanto para o suporte à vida dos astronautas. Durante períodos mais longos, a amônia criada como subproduto metabólico de Carga de esporos de pasteuria poderia ajudar a permitir sistemas agrícolas de circuito fechado e pode até desempenhar um papel nos esforços de terraformação de Marte.

Os próximos obstáculos no caminho para as casas em Marte

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 recorrentes no retorno de amostras de Marte limitam a rapidez com que os métodos de construção específicos de Marte podem ser testados e confirmados. Com as agências espaciais a planear missões tripuladas na próxima década, a investigação sobre construção bio-derivada precisa de avançar agora para estar pronta quando os humanos chegarem.

Do ponto de vista da astrobiologia, uma tarefa importante é compreender como estas comunidades microbianas se comportam no regolito marciano e como suportam as muitas tensões do planeta. Simuladores de regolito em laboratórios fornecem uma maneira prática de testar coculturas em condições semelhantes às de Marte e de construir modelos que prevêem o desempenho da biocimentação.

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 que permitam a construção de sistemas robóticos de forma eficiente e fiável no ambiente incomum de Marte. O progresso pode ser incremental, mas cada experiência, teste bem-sucedido e procedimento refinado nos aproximam de um futuro onde os humanos possam realmente chamar Marte de lar.