מדענים מתחילים לפענח כיצד מערכות מיקרוביאליות, שעוצבו במהלך מיליארדי שנות אבולוציה על פני כדור הארץ, עשויות להיות מגויסות לבניית המחסות הראשונים על מאדים. באמצעות בחינת האופן שבו חיידקים מסוימים מתקשרים, ממינרלים את סביבתם ומסתגלים לתנאים קיצוניים, חוקרים בודקים האם החיים עצמם יכולים להפוך לכלי בנייה בסביבות שבהן ההנדסה הקונבנציונלית נכשלת
מחקר חדש מראה כיצד מיקרואורגניזמים מתמחים עשויים להפוך את רגולית מאדים למבנים עמידים התומכים בחיים.
מאז הרגע שבו בני אדם צעדו לראשונה על הירח, הרעיון של הרחבת הציביליזציה מעבר לכדור הארץ מנחה את סוכנויות החלל הגדולות בתכנון חיים ארוכי־טווח מחוץ לכוכב הלכת שלנו. מבין כל העולמות הקרובים, מאדים בולט כיעד הסביר ביותר להתיישבות עתידית. הנופים הרחבים שלו והתכונות הדומות לכדור הארץ הופכים אותו למטרת חקר מפתה, אך יצירת נוכחות אנושית מתמשכת שם היא עדיין אחד האתגרים המדעיים וההנדסיים השאפתניים ביותר של האנושות.
כוכב הלכת שאנו רואים כיום שונה מאוד ממאדים של העבר הרחוק. לפני מיליארדי שנים הוא היה עטוף באטמוספרה עבה יותר, שהתפוגגה מאז והותירה אחריה תנאים שונים מאוד מאלה שבכדור הארץ. מאדים המודרני מציע אוויר דליל ועשיר בפחמן דו־חמצני, לחץ אטמוספרי הנמוך מפחות מאחוז אחד מהלחץ על פני כדור הארץ, וטמפרטורות הנעות ממינוס 90 מעלות צלזיוס ועד כ־26 מעלות צלזיוס.
השילוב של תנאים קיצוניים, קרינה קוסמית חודרת בכל מקום והיעדר מוחלט של אוויר לנשימה מבהיר שיצירת מחסה על מאדים דורשת הרבה יותר מהקמת מבנים בסיסיים. כל מתקן מגורים עתידי חייב לתפקד כמערכת הגנה ותמיכה בחיים, המתוכננת לעמוד בסביבה שאינה סלחנית. מכיוון שהובלת חומרי בנייה מכדור הארץ יקרה מאוד ואינה בת־קיימא, חוקרים פונים לניצול משאבים באתר עצמו (ISRU – in situ resource utilization), הסתמכות על המרת משאבים מקומיים על מאדים לרכיבי בנייה שימושיים.
ד"ר שיווה חושתינאת ((Shiva Khoshtinat, פוסט־דוקטורנטית במחלקה לכימיה, חומרים והנדסה כימית "ג'וליו נטה"(Giulio Natta) בפוליטכניו די מילאנו(Politecnico di Milano) , תרמה למחקר המתפתח באמצעות עבודות הנשענות על הרקע הרב־תחומי הרחב שלה בהנדסה אזרחית, אדריכלות, מדע החומרים וביולוגיה, כדי להפוך חומרי גלם מקומיים לתשתיות מאדים.
מחקריה בוחנים כיצד תהליכים טבעיים, ובעיקר ביומינרליזציה וקו־תרביות מיקרוביאליות, יכולים לשמש מערכות בנייה מווסתות את עצמן. במאמר שפורסם ב־Frontiers in Microbiology מציגים ד"ר חושתינאת ועמיתיה מושג חדש לבנייה על מאדים, החוקר כיצד אינטראקציות בין מיקרואורגניזמים עשויות להמיר את רגולית מאדים לחומרים חזקים ושימושיים. הממצאים שלהם מתווים את התשתית המדעית הראשונית לבניית המגורים העמידים הראשונים על כוכב הלכת האדום.
בעוד הגשושית פרסווירנס של נאס"א אוספת דגימות ממכתש ג'זירו – אתר שעוצב על-ידי מערכת נהרות קדומה – מדענים ממשיכים לחפש סימנים לחיים קדומים על מאדים. המאמצים הללו מעלים שאלה מסקרנת: אם מיקרואורגניזמים התקיימו על מאדים בעבר, האם אסטרטגיות מיקרוביאליות דומות יכולות ביום מן הימים לעזור לבני אדם לבנות לעצמם בית עתידי שם?
לפני מיליארדי שנים החיים על כדור הארץ החלו במיקרואורגניזמים צנועים שנמדדו בבריכות רדודות ובימים. אותם "מהנדסים שקטים" שינו את כוכב הלכת שלנו מן היסוד – מהעשרת האטמוספרה בחמצן ועד לבניית שוניות אלמוגים עמידות המתקיימות עד היום. כעת, כאשר מבט האנושות מופנה לשמיים, אותם יצורים זעירים עשויים להחזיק במפתח להפיכת עולם צחיח לבית שוקק חיים.
המחקר שלנו פורץ דרך חדשה, בהשראת הטבע. במאמץ בינלאומי רב־תחומי התאחדנו כדי לרתום תופעת טבע מרתקת: ביומינרליזציה. בתהליך זה, מיקרואורגניזמים – בהם חיידקים, פטריות ומיקרו־אצות – מייצרים מינרלים כחלק מחילוף החומרים שלהם. תהליכים כאלה עיצבו את נופי כדור הארץ במשך מיליארדי שנים. אותם מיקרואורגניזמים, המצליחים לשרוד לא רק במים מוכרים אלא גם בסביבות קיצון כמו אגמים חומציים, קרקעות געשיות ומערות עמוקות, עשויים לחשוף את רמת הגמישות הנדרשת כדי להסתגל לתנאי מאדים.
בהסתמך על נתונים מגשושיות מאדים לגבי הרכב הקרקע (הרגולית) של מאדים, המחקר שלנו בוחן מסלולי מינרליזציה מיקרוביאליים שונים כדי לגלות אילו מהם יכולים ליצור חומרים חזקים לבניית מגורי אדם על מאדים, בלי ליצור סיכון לזיהום בין־פלנטרי. מבין המסלולים האפשריים, ביוצמנטציה – שימוש במיקרואורגניזמים ליצירת חומרים דמויי מלט טבעי, כמו סידן פחמתי, בטמפרטורת החדר – בולטת כפתרון המבטיח ביותר. בלב המחקר עומדת שותפות בין שני מיני חיידקים יוצאי דופן: Sporosarcina pasteurii (ספורוסרצינה פסטאורי), חיידק מוכר המייצר סידן פחמתי באמצעות תהליך אוראוליזה (ureolysis) ו־Chroococcidiopsis (כרוקוקצידיופסיס), ציאנובקטריה עמידה הידועה ביכולתה לשרוד בסביבות קיצוניות, כולל תנאים מדומים של מאדים.
יחד הם יוצרים שותפות עוצמתית. כחלק מתהליך הנשימה – משחרר חמצן לסביבה, וכך יוצר מיקרו־סביבה נוחה יותר לספורוסרצינה פסטאורי. נוסף על כך, החומר הפולימרי החוץ־תאי שהכרוקוקצידיופסיס מפריש יוצר מעין מגן המגן על ספורוסרצינה מקרינת UV מזיקה על פני מאדים. בתמורה מפרישה ספורוסרצינה חומרים פולימריים טבעיים המעודדים צמיחת מינרלים ומחזקת את הרגולית, כך שגרגירי קרקע רופפים הופכים לחומר מוצק המזכיר בטון.
אנו מדמיינים קו־תרבית חיידקית כזו המעורבבת עם רגולית מאדים כחומר גלם למדפסות תלת־ממד שיפעלו על פני הכוכב. בנקודת החיבור בין אסטרוביולוגיה, גיאוכימיה, מדע החומרים, הנדסת בנייה ורובוטיקה, מערכת מיקרוביאלית סינרגטית זו יכולה לחולל מהפכה בדרך שבה נבנה על מאדים. כך, מיקרואורגניזמים לבנייה על מאדים עשויים להגדיר מחדש את האופן שבו אנו מתכננים ייצור ובנייה לכוכב בעל תנאים ייחודיים.
אבל השותפות המיקרוביאלית הזו מציעה יתרונות שמעבר לבנייה עצמה. כרוקוקצידיופסיס, שביכולתה לייצר חמצן, יכולה לתרום לא רק ליציבות המבנה אלא גם למערכות התמיכה בחיים עבור אסטרונאוטים. בטווחי זמן ארוכים יותר, האמוניה המיוצרת כתוצר לוואי מטבולי של Sporosarcina pasteurii עשויה לשמש בסיס לפיתוח מערכות חקלאות סגורות ולסייע אולי, בעתיד הרחוק, גם במאמצי עיצוב מחדש של הסביבה הפלנטרית (terraforming) על מאדים.
עם זאת, המסע רק מתחיל. אף שגופים בינלאומיים מתכננים להקים את מתקן המגורים האנושי הראשון על מאדים בשנות ה־40 של המאה הנוכחית, משימת החזרת הדגימות ממאדים ניצבת בפני דחיות חוזרות ונשנות, מה שמגביל את האפשרות לאמת ניסויית טכנולוגיות בנייה המותאמות במיוחד למאדים. כאשר סוכנויות חלל מתכוננות למשימות מאוישות למאדים בעשור הקרוב, עלינו להעמיק את ההבנה שלנו בבנייה חוץ־ארצית מבוססת ביולוגיה כדי שנהיה מוכנים ליום שבו המשימה תצא לפועל.
מנקודת מבט אסטרוביולוגית, עלינו לפענח כיצד קהילות מיקרוביאליות כאלה מתקשרות עם רגולית מאדים ושורדות את המתחים שיוצרת סביבתו העוינת של כוכב הלכת. סימולנטים של רגולית במעבדה מספקים דרך פרקטית לבחון קו־תרביות כאלה בתנאים הדומים לאלו הקיימים על מאדים, ולבנות מודלים חזויים לביצועי ביוצמנטציה. כך אפשר להעריך מראש עד כמה מיקרואורגניזמים לבנייה על מאדים באמת מסוגלים לייצר חומרים חזקים ובטוחים.
בתחום הרובוטיקה, אחד האתגרים הגדולים הוא שחזור כוח המשיכה של מאדים על פני כדור הארץ, כדי לבחון תהליכי הדפסה בתלת־ממד ולייעל שליטה בבנייה אוטונומית לקראת משימות עתידיות. לכן עלינו לפתח אלגוריתמי בקרה חזקים ונהלים מותאמים שיאפשרו לנו לא רק לבנות ביעילות רבה יותר, אלא גם להגדיר מחדש שיטות ייצור ובנייה עבור סביבתו הייחודית של מאדים. הדרך מאתגרת, אבל צעד אחר צעד – כל גילוי, כל ניסוי מוצלח וכל פרוטוקול שנבדק – מקרבים אותנו ליום שבו האנושות תוכל לקרוא למאדים "בית".
מקור: “From Earth to Mars: a perspective on exploiting biomineralization for Martian construction” מאת Shiva Khoshtinat, Jared Long-Fox ו־Seyed Mohammad Javad Hosseini, 13 באוקטובר 2025, Frontiers in Microbiology.
DOI: 10.3389/fmicb.2025.1645014
עוד בנושא באתר הידען:
