「微生物建築師」登陸火星？研究：用微生物將火星土壤轉成建材
地球資源終有匱乏的一天，開發火星或許是可行解決方案之一，如果還能就地取材，運用火星資源建設基地，有機會大幅降低開發成本。最近研究員撰文，地球某些極端環境能存活的微生物，或許能以「生物礦化」（biomineralization）等機制，上火星將土壤轉成類似混凝土的建材，甚至能產生氧氣。此創新觀點刊登於國際科學期刊 《Frontiers in Microbiology 》，為人類移居火星提供截然不同但值得重視的新路徑。
極端環境的生存高手
地球有些微生物，能在酸性湖泊、乾燥沙漠甚至深海熱泉等極端環境生存。它們能耐受高量輻射、極端溫差或壓力，因此可能有適應火星環境的能力。論文作者提出結合兩種微生物的系統：一種是能分解尿素（ureolysis）並產生碳酸鈣的巴氏芽孢桿菌（Sporosarcina pasteurii），另一種是能耐極端環境，產生氧氣的擬色球藻（Chroococcidiopsis）。有研究顯示，這些微生物能在地表形成類似礦物的結構。作者認為，如果將這些微生物與火星土壤混合，或許就能在火星「生產」質地堅固的建材。
方法是將火星土壤和巴氏芽孢桿菌置於可控制溫度、濕度與壓力的環境反應。這種細菌能分解尿素，過程產生的碳酸會與土壤鈣離子結合，逐漸形成碳酸鈣沉積物，最終轉成類似混凝土的材料。同時，擬色球藻提供系統氧氣，並分泌保護性的高分子物質，使微生物與設備能在較穩定的條件下運作。微生物產生的生物混凝土，之後可結合 3D 列印，直接列印出牆面或防護結構，避免大量建材從地球運來，降低成本與任務風險。
火星極端環境的挑戰
巴氏芽孢桿菌代謝過程亦會產生氨（ammonia），這對火星農業系統有潛在益處，因氨是植物生長不可或缺的氮源。然而，這些構想仍停在願景。作者強調，技術尚處於初期階段，距離實際應用仍有長遠的距離。火星嚴峻的環境條件，包括低溫、低壓、高輻射及鹼性土壤，都可能使微生物的表現遠不如地球實驗室結果。此外，如何精確控制生物礦化過程並維持生產流程的穩定性與可靠性，也是亟待解決的關鍵挑戰。
總體來說，將地球微生物用於火星開發是非常前瞻性的構想，這提醒我們，移居外太空除了要有先進太空載具，也必須加強整合生物學、地質學、工程學與太空科技等多種領域。即使最後未必能如願用於火星移民，相關技術也有機會地球使用。實現火星移民仍有重重挑戰要克服，但這類創意已拓展了我們對未來的想像。
（首圖來源：NASA）