微生物動力源：兩種細菌或將為人類在火星建造首個家園奠基

當第一批人類宇航員登陸這顆紅色星球時，他們的居所或許并非來自地球的預制模塊，而可能是一種真正從火星土壤中"生長"出來的建筑——這要歸功于一種利用微觀建造者（細菌）的創新理念。

意大利米蘭理工大學的研究人員提出了一種新方法，其核心是一個由兩部分組成的共生微生物系統。該技術基于一種名為"生物水泥技術"的方法，利用細菌將松散的火星土壤（風化層）轉化為堅固的、類似混凝土的粘合劑。

"基于生物水泥技術的原位資源利用建造，是通往人類在火星可持續存在的一條協同途徑，能夠利用當地可用材料，通過機器人制造關鍵基礎設施。"研究人員在12月2日的研究論文中寫道。

生物礦化過程

在火星上建造永久家園的雄心雖大，但面臨的后勤噩夢更為巨大。從地球運輸僅僅一公斤材料的成本就高達數萬美元。為一個完整的棲息地運送足夠的建筑物資（鋼材、玻璃和波特蘭水泥）不僅成本高昂得令人望而卻步，而且極不現實。

更不用說，火星大氣稀薄寒冷，氣壓接近真空，宇宙輻射持續不斷。簡而言之，火星環境是嚴酷的。因此，火星上的棲息地必須是一個自給自足的庇護所，能夠在火星的惡劣條件下積極維持生命。

科學家們正通過將焦點從運輸轉向原位資源利用來解決這個問題：利用火星已有的資源。答案在于簡單的生物礦化過程，這個塑造了地球地貌數十億年的生物過程。在這種自然現象中，細菌、真菌和微藻等適應性強的微生物通過新陳代謝產生礦物質。珊瑚礁經久不衰的形成便是一例。

通過篩選能適應酸性湖泊、火山土壤等極端環境的微生物，該研究旨在將一片荒蕪的火星改造為充滿活力的人類家園。

微型施工隊

基于火星車獲取的火星風化層成分數據，該研究評估了多種微生物礦化方法以制造堅固的建筑材料。此項工作將生物水泥技術確定為首選技術；這是一種在室溫下能高效生產天然水泥（碳酸鈣）的微生物過程。

其運作依賴于兩種細菌之間的強大伙伴關系：巴氏芽孢八疊球菌和擬色球藻。擬色球藻是一種堅韌的藍細菌，屬于極端微生物。它擅長在類似火星的條件下生存，例如高紫外線輻射和低濕度環境。有趣的是，它通過釋放氧氣并為伙伴細菌分泌保護性粘液來為風化層注入生機。

另一方面，巴氏芽孢八疊球菌是主要的建造者。這種細菌分泌一種酶，促使碳酸鈣沉淀或結晶，從而將風化層顆粒粘合在一起，形成堅固的固體塊。

此外，該系統為在火星表面實現真正的閉環可持續性提供了潛力。擬色球藻產生的氧氣可以輸送給宇航員的生命支持系統。而代謝副產物，特別是來自巴氏芽孢八疊球菌的氨，則可以輸入火星農業系統。

然而，這一夢想面臨著來自地球的限制。真正能將火星風化層樣本帶回地球進行最終測試的"火星樣本返回"任務目前已被推遲。

在火星上建造家園的道路漫長而復雜。利用地球上生命最微小、最古老的"技巧"，人類正朝著將這顆紅色星球變成家園的目標，邁出大膽的生物步伐。

該研究成果于12月2日發表在《微生物學前沿》期刊上。

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