Os micróbios mais resistentes da Terra podem auxiliar na sobrevivência humana em Marte

Marte nem sempre foi como é hoje. Ao longo de bilhões de anos, o planeta perdeu a atmosfera espessa que uma vez ajudou a proteger sua superfície. O que resta é um ambiente que se parece muito pouco com o que a maioria das formas de vida da Terra pode tolerar. O ar é extremamente rarefeito e composto principalmente de dióxido de carbono, a pressão é inferior a um por cento da atmosfera terrestre e as temperaturas variam de cerca de -90°C (-130°F) até 26°C (79°F).

Além disso, há uma radiação cósmica constante e nenhum ar respirável. Isso significa que um abrigo em Marte precisa fazer muito mais do que fornecer um teto e paredes. Ele deve funcionar como um refúgio que suporte a vida e resista a um mundo projetado para destruir os sistemas vivos. Transportar 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 central para qualquer plano de vida humana sustentável no Planeta Vermelho.

O rover Perseverance da NASA coletou amostras do Cratera Jezero, um antigo leito de rio marciano, e elas podem conter evidências de vida muito primitiva. Essa possibilidade levanta uma questão maior que vai além da busca por biologia passada. Se micróbios já viveram em Marte, poderiam 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 passar do tempo, esses pequenos organismos remodelaram o planeta de maneiras enormes, incluindo ajudar a encher a atmosfera com oxigênio e criar estruturas tão duráveis quanto os recifes de coral. À medida que olhamos para Marte, os pesquisadores estão se perguntando se pequenas formas de vida poderiam novamente desempenhar um papel desproporcional, desta vez ajudando a transformar um mundo árido em um lugar onde os humanos possam sobreviver.

Nossa pesquisa se inspira em sistemas naturais e reúne especialistas de diversas áreas em um esforço internacional interdisciplinar. O foco é na biomineralização, um processo pelo qual 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 hostis, como lagos ácidos, solos vulcânicos e cavernas profundas, podem ser especialmente úteis à medida que exploramos o que pode funcionar nas condições marcianas.

Transformando o regolito marciano em um material de construção

Usando dados do rover 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. Nessa abordagem, microorganismos produzem substâncias semelhantes ao cimento, como o carbonato de cálcio, à temperatura ambiente.

Uma parte fundamental do trabalho está centrada em uma parceria entre duas bactérias. Uma é Sporosarcina pasteurii, conhecida por criar carbonato de cálcio por meio 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 favorável 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 ligar o regolito. O resultado é que o solo solto pode ser transformado em um material sólido semelhante ao concreto.

Imprimindo em 3D habitats e sistemas de suporte à vida

A visão de longo prazo é combinar essa co-cultura de bactérias com o regolito marciano e usá-lo 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 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. Como Chroococcidiopsis pode produzir oxigênio, pode contribuir tanto para a estabilidade do habitat quanto para o suporte à vida dos astronautas. Em períodos mais longos, a amônia criada como um subproduto metabólico de Sporosarcina pasteurii poderia ajudar a viabilizar sistemas agrícolas de ciclo fechado e até mesmo 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 um estágio inicial. Agências internacionais visam construir o primeiro habitat humano em Marte na década de 2040, mas os atrasos recorrentes na devolução de amostras de Marte limitam a rapidez com que os métodos de construção específicos para Marte podem ser testados e confirmados. Com as agências espaciais planejando missões tripuladas na próxima década, a pesquisa sobre construção derivada de bio 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 elas suportam os muitos estresses do planeta. Simulantes de regolito em laboratórios proporcionam uma maneira prática de testar co-culturas em condições semelhantes a Marte e construir modelos que preveem como a biocimentação se sairá.

A robótica adiciona outro desafio. É difícil reproduzir a gravidade marciana na Terra, mas a gravidade afeta a impressão 3D e a construção autônoma. Para se preparar 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 incomum de Marte. O progresso pode ser incremental, mas cada experimento, teste bem-sucedido e procedimento refinado nos aproxima de um futuro onde os humanos possam realmente chamar Marte de lar.