Nấm men biến đổi gene giúp 'xây nhà' trên sao Hỏa

Xây dựng nơi ở trên sao Hỏa là một trong những thách thức lớn đối với các sứ mệnh có người. Mang vật liệu từ Trái đất lên sẽ tốn kém trong khi việc nung đất sao Hỏa thành vật liệu xây dựng thường đòi hỏi nhiệt độ khoảng 1.000 độ C và lượng năng lượng lớn.

Trong nghiên cứu đăng trên tạp chí Chem Circularity, nhóm của giáo sư Qiu Jishen thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Hong Kong cùng các nhà khoa học Đại học Bách khoa Hong Kong đã giới thiệu một loại vật liệu xây dựng sinh học có thể giải quyết phần nào vấn đề này.

Vật liệu gồm cát hoặc các loại hạt khác, hydrogel gelatin và nấm men biến đổi gene.

Bề mặt nấm men được thiết kế để tạo ra các protein kết dính, trong đó có protein lấy cảm hứng từ chân vẹm, giúp liên kết tế bào nấm men, gelatin và các hạt vật liệu, theo báo South China Morning Post ngày 5-10.

Có thể in 3D trong điều kiện sao Hỏa

Khi được làm đông khô, nước trong hỗn hợp thay đổi trạng thái dưới áp suất thấp, tạo thành một cấu trúc gelatin xốp chứa các tế bào nấm men. Nấm men biến đổi gene giúp tạo cấu trúc lỗ đồng đều hơn và tăng độ bền của vật liệu.

• NASA bắn laser vào đá sao Hỏa, bất ngờ 'thấy' ruby và sapphire

Công thức tối ưu đạt cường độ chịu nén khoảng 12MPa, cao hơn khoảng 170% so với công thức đối chứng và nằm trong phạm vi của một số vật liệu xây dựng thông thường.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng vật liệu để in 3D một cấu trúc nhỏ dạng cột mốc cao 45mm, đường kính 30mm trong buồng môi trường có áp suất 0,01 atmosphere và nhiệt độ -30 độ C, nhằm mô phỏng điều kiện trên sao Hỏa.

Theo nhóm nghiên cứu, sản xuất 1m³ vật liệu sinh học có thể chỉ cần chưa đến một giờ hoạt động của các tấm pin Mặt trời. Trong khi đó việc nung kết cùng một thể tích đất sao Hỏa thành khối rắn có thể mất vài ngày.

Một ưu điểm khác là vật liệu có thể tái chế. Đến lần tái chế thứ tư, vật liệu vẫn đạt cường độ chịu nén khoảng 11,8MPa.

Vẫn cần nguyên liệu từ Trái đất

Dù vậy, nguồn cung vật liệu vẫn phụ thuộc vào nguồn cung từ Trái đất. Nhóm ước tính mỗi mét khối cần vài chục kg nguyên liệu được vận chuyển từ Trái đất, trong đó khoảng 70 - 80% là gelatin, phần còn lại là chất dinh dưỡng cho nấm men.

Về lý thuyết, nếu có thể biến metan, carbon dioxide và băng nước trên sao Hỏa thành gelatin hữu cơ hoặc chất dinh dưỡng, nhu cầu vận chuyển nguyên liệu có thể giảm xuống gần bằng 0.

Nhóm nghiên cứu cho biết vật liệu hiện mới được xem là một thành phần kết cấu, chưa phải giải pháp hoàn chỉnh để xây dựng nơi cư trú.

Công nghệ này cũng có thể được nghiên cứu cho các trạm nghiên cứu ở những khu vực xa xôi trên Trái đất, chẳng hạn Nam Cực.

Trung Quốc đặt mục tiêu hoàn thành bản đồ địa chất toàn bộ bề mặt sao Hỏa vào cuối năm 2028, hướng đến xây dựng tiêu chuẩn toàn cầu về niên đại địa chất của hành tinh này.