Вчені запропонували незвичайну ідею, як виробляти кисень на Марсі

Бактерії, що мешкають у пустелях, живляться сонячним світлом, поглинають вуглекислий газ і виділяють кисень, можуть бути включені до складу фарби, яка доповнює повітря в середовищі існування на Марсі.

Вона називається Chroococcidiopsis cubana, і вчені розробили біопокриття, яке щодня виділяє вимірювану кількість кисню, зменшуючи при цьому кількість вуглекислого газу в навколишньому повітрі. Це має значення не лише для космічних подорожей, але й для життя на Землі, стверджує команда під керівництвом мікробіолога Сімони Крінгс з Університету Суррея у Великій Британії.

“Зі збільшенням парникових газів, зокрема CO2, в атмосфері та занепокоєнням щодо нестачі води через підвищення глобальної температури, нам потрібні інноваційні, екологічно чисті та стійкі матеріали”, – каже бактеріолог Сьюзі Хінглі-Вілсон з Університету Суррея.

Механічно міцні, готові до використання біопокриття, або “живі фарби”, можуть допомогти вирішити ці проблеми, зменшивши споживання води в типово водомістких процесах на основі біореакторів”.

Chroococcidiopsis – дивний маленький рід звіряток. Якщо на Землі є місце, де, на вашу думку, жодне життя не могло б знайти собі притулку, ви, швидше за все, знайдете там один із видів цієї бактерії. Вона використовує дивний тип фотосинтезу, який дозволяє максимально ефективно використовувати умови екстремально низької освітленості, а також має резервний механізм виживання для ще більш темних місць. Її знайшли в непроглядній темряві надглибоких печер і в нижніх шарах земної кори під дном океану.

Chroococcidiopsis cubana іноді живе в пустелях, в умовах, що не відрізняються від марсіанських. І, як і інші ціанобактерії, її метаболізм має деякі бажані властивості. Бактерія поглинає CO2, який вона фіксує, щоб перетворити за допомогою фотосинтезу на органічні сполуки, виділяючи при цьому кисень.

Крінгс та її команда хотіли розробити біопокриття, яке використовує ці властивості. Це покриття, подібне до фарби, в яке пошарово вбудовуються живі бактерії. Вони мають бути довговічними, не містити інгредієнтів, які могли б зашкодити бактеріям.

Схема, що ілюструє, як виготовляється біофарба. (Крінгс та ін., Microbiol. Spectr., 2023)

Це складніше, ніж може здатися: матриця біопокриття повинна бути пористою, щоб забезпечити гідратацію і транспорт клітин, але при цьому механічно міцною і твердою. Команда розробила метод змішування латексу з частинками наноглини, який дозволив досягти цих властивостей, безпечно інкапсулюючи в них бактерії.

Наступним кроком було переконатися, що фарба працює за призначенням, і що крихітні мікроби всередині неї продовжують жити щасливим, крихітним життям. Команда спостерігала за покриттям протягом 30 днів, проводячи вимірювання виходу кисню та надходження CO2.

Вони виявили, що фарба постійно виділяла кисень зі швидкістю до 0,4 грама кисню на грам біомаси на день, і що цей показник залишався стабільним протягом цілого місяця. Це до 400 грамів (14 унцій) кисню на кожен кілограм (35 унцій) фарби. Крім того, фарба поглинала CO2. Дослідники назвали свій винахід “Зелена жива фарба”.

Такого результату, ймовірно, буде недостатньо для життя на Марсі; команді астронавтів, які житимуть на Марсі протягом року, знадобиться приблизно 500 метричних тонн кисню; але кожен маленький шматочок кисню, який можна видобути на місці на Червоній планеті, зменшить кількість кисню, який космічні місії повинні будуть доставляти туди на космічному кораблі.

“Фотосинтезуючі Chroococcidiopsis мають надзвичайну здатність виживати в екстремальних умовах, таких як посуха та високий рівень ультрафіолетового випромінювання”, – каже Крінгс. “Це робить їх потенційними кандидатами для колонізації Марса”.

Дослідження опубліковане в журналі Microbiology Spectrum..