Desde que os humanos pisaram na Lua pela primeira vez, as agências espaciais ao redor do mundo consideram a ideia de viver além da Terra como um grande objetivo de longo prazo. Entre os destinos que podemos realisticamente alcançar, Marte se destaca como o principal candidato. Seu terreno dramático e algumas características familiares fazem parecer que é a próxima fronteira para exploração e colonização. No entanto, construir uma presença humana duradoura lá continua sendo uma das nossas maiores ambições e um dos problemas mais desafiadores que a ciência e a engenharia já enfrentaram.
Marte nem sempre foi como é hoje. Ao longo de bilhões de anos, o planeta perdeu a espessa atmosfera que um dia ajudou a proteger sua superfície. O que resta é um ambiente que parece nada como o que a maioria 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 pressão 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 nenhum ar respirável. Isso significa que um abrigo em Marte deve fazer muito mais do que fornecer um teto e paredes. Ele deve funcionar como um refúgio que suporta a vida e pode resistir a um mundo projetado para deteriorar sistemas vivos. Enviar grandes quantidades de material de construção da Terra seria muito caro e irrealista. Uma abordagem prática é construir com o que já existe em Marte. A utilização de recursos in situ (ISRU) significa usar materiais locais e é fundamental para qualquer plano de vida humana sustentável no Planeta Vermelho.
O robô Perseverance da NASA coletou amostras da Cratera Jezero, um antigo leito de rio marciano, e elas podem conter evidências de vida muito primitiva. Essa possibilidade levanta uma pergunta maior que vai além da busca por biologia passada. Se micróbios um dia viveram em Marte, poderiam os processos microbianos também nos ajudar a construir lá?
Da vida mais primitiva da Terra à construção em Marte
A vida na Terra começou com microorganismos simples em ambientes aquáticos rasos. Com o tempo, esses pequenos organismos remodelaram o planeta de maneiras enormes, ajudando a enriquecer a atmosfera com oxigênio e criando estruturas tão duráveis quanto os recifes de coral. À medida que olhamos para Marte, os pesquisadores estão se perguntando se formas de vida pequenas poderiam novamente desempenhar um papel desproporcional, desta vez ajudando a transformar um mundo estéril em um lugar onde os seres humanos possam sobreviver.
Nossa pesquisa se inspira em sistemas naturais e une especialistas de várias áreas em um esforço interdisciplinar internacional. O foco é a biomineralização, um processo onde microorganismos (bactérias, fungos e microalgas) criam minerais como parte de seu metabolismo. A biomineralização influenciou as paisagens da Terra por bilhões de anos. Microorganismos 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 robô sobre o solo marciano (regolito), nossa equipe está examinando diferentes rotas de mineralização microbiana para ver quais podem produzir materiais resistentes para habitats enquanto evitam riscos de poluição interplanetária. A opção mais promissora até agora é a biocimentação. Neste método, microorganismos produzem substâncias semelhantes a cimento, como o carbonato de cálcio, em temperatura ambiente.
Uma parte chave do trabalho foca em uma parceria entre duas bactérias. Uma é Sporosarcina pasteurii, conhecida por criar carbonato de cálcio através da ureólise. A outra é Chroococcidiopsis, uma cianobactéria resistente que pode sobreviver em ambientes extremos, incluindo condições simuladas de Marte.
Juntas, elas funcionam como um sistema cooperativo. Chroococcidiopsis libera oxigênio, ajudando a criar um microambiente mais propício para Sporosarcina pasteurii. Também produz uma substância polimérica extracelular que pode proteger Sporosarcina pasteurii da radiação UV prejudicial na superfície marciana. Em troca, Sporosarcina secreta polímeros naturais que apoiam a formação de minerais e ajudam a aglutinar o regolito. O resultado é que o solo solto pode ser transformado em um material sólido, semelhante ao concreto.
Imprimindo habitats em 3D e sustentando sistemas de vida
A visão de longo prazo é combinar essa co-cultura bacteriana com o regolito marciano e usá-la como matéria-prima para impressão 3D em Marte. Este conceito está na interseção de astrobiologia, geoquímica, ciência dos materiais, engenharia de construção e robótica. Se funcionar em larga escala, pode mudar a forma como estruturas são projetadas e fabricadas para o Planeta Vermelho.
O valor potencial não se limita à construção. Como Chroococcidiopsis pode produzir oxigênio, pode contribuir tanto para a estabilidade do habitat quanto para o suporte à vida dos astronautas. Com o passar do tempo, a amônia criada como um subproduto metabólico de Sporosarcina pasteurii pode ajudar a possibilitar sistemas agrícolas de ciclo fechado e até mesmo desempenhar um papel nos esforços de terraformação de Marte.
Os próximos obstáculos no caminho para casas em Marte
Mesmo com ideias promissoras, o trabalho ainda está em um estágio inicial. Agências internacionais pretendem construir o primeiro habitat humano em Marte na década de 2040, mas atrasos recorrentes na devolução de amostras de Marte limitam a rapidez com que métodos de construção específicos para Marte podem ser testados e confirmados. Com agências espaciais planejando missões com tripulação na próxima década, a pesquisa sobre construção derivada de bioativos precisa avançar agora para estar pronta quando os humanos chegarem.
Do ponto de vista da astrobiologia, uma tarefa importante é entender como essas comunidades microbianas se comportam no regolito marciano e como suportam os muitos estresses do planeta. Simulantes de regolito em laboratórios fornecem uma maneira prática de testar co-culturas em condições semelhantes a Marte e construir modelos que preveem quão bem a biocimentação funcionará.
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 futuras missões, precisamos de algoritmos de controle robustos e protocolos especializados que permitam que sistemas robóticos construam de forma eficiente e confiável no ambiente peculiar de Marte. O progresso pode ser incremental, mas cada experimento, teste bem-sucedido e procedimento refinado nos aproxima de um futuro onde os humanos realmente poderão chamar Marte de lar.
