未來建造火星基地可能會使用什麼材料?美國宇航局回答:真菌!

2020-11-28 天文同好樂園

你可能常常陶醉在科幻小說或者科幻電影中,關於火星的題材可能是為數最多的。呈現在我們眼中的是奇異的外星地貌、紅色的沙丘、飛行的機器和由金屬建造的城市或基地。但科幻畢竟是科幻,現實可能和你的想像有著很大的出入,比如說,未來的火星基地用什麼材料建造?就地取材燒磚或煉鋼嗎?錯!你的想法太保守了!美國宇航局正在探索一種新技術,這種技術可以使某些特殊的真菌在火星土壤中茁壯生長,而大量的真菌經過特殊處理,將成為太空人在火星上建造未來家園的建築材料。

在美國宇航局位於加州矽谷的艾斯研究中心,正在進行一個名為"我的建築"的研究項目,項目中運用的原型技術,是探索如何在月球、火星以及未來人類可能到達的其他星球上培植某些特殊種類的真菌,真菌的主要部分稱為菌絲,一般呈線狀生長在土壤之下。項目的主要研究者林恩·羅斯柴爾德介紹說:「目前,常見的火星基地傳統設計就像一隻海龜,有著圓頂外殼,這其實並不是一個可靠的設計,而且要建造它們將耗費巨大的能源成本。新的設想是,當我們的太空人到達那裡時,我們可以利用真菌的菌絲將火星基地「種植」出來。」

按照林恩·羅斯柴爾德的設想,未來的計劃是這樣的:人類探險家出發前往火星時,只需要攜帶一個很緊湊的臨時棲息居所,它由輕薄的材料和處於休眠狀態的真菌組成。在長途跋涉到達火星後,通過展開這一基本結構並簡單地加水,真菌將能夠圍繞該框架生長成一個功能齊全的人類棲息地,真菌同時被安全地包裹在棲息地之內,以避免對火星環境造成汙染。

在模擬火星土壤中培養真菌

這項研究由美國宇航局創新高級概念計劃(稱為NIAC)提供支持,這個計劃是合成生物學領域的一部分,科學家們正在研究如何將生命(即真菌)本身作為建築材料的技術。當然,科學家們也認為,我們距離在火星上用真菌培育出可利用的棲息地還有很長的路要走,但早期研究正在進行中,以證明這些創造性解決方案的潛力,這項工作的中心就是從試驗真菌開始的。

在我們地球上,真菌是一種能產生孢子並吃掉有機物質的生物體,比如像麵包或啤酒中的酵母、蔬菜沙拉中的蘑菇等等。如果讓蔬菜沙拉在冰箱裡放得太久,因為真菌可能會生長,所以最終甚至會產生抗生素類的生物體,就像青黴素一樣。但是你可能並沒有見過某些種類的真菌真正的生長過程,它們能用極微小的菌絲以極高的精度構建出複雜的結構,並進而聯網組成更大的結構。在合適的條件下,它們可以被人為控制並製造出新的結構——從類似皮革的材料到建造火星基地的構建基塊。

真菌生長成凳子的雛形

為未來的太空人建造一個宜居的家,意味著要做的不僅僅是在他們的頭上蓋個屋頂,太空人的住所需要像在地球上一樣,能滿足他們所有的基本需求,並且還要面對在異星世界中惡劣的生存環境所帶來的巨大挑戰。其次,和太空人一樣,真菌菌體是一種必須進食和呼吸的生命形式,它們未來的食物將是藍藻,可以利用太陽的能量將水和二氧化碳轉化為氧氣和真菌食物。

烘乾後的「真菌磚」

目前,一個被稱為「Myco架構」的革命性的、概念的居住系統已經設計了出來,整個系統的建造探索了真菌菌絲的令人印象深刻的特性,在某些方面,它比鋼筋混凝土更堅固,能夠生長和修復自身。不僅如此,它還擁有自己的生態系統,整個系統內包括人類一起,擁有多種生物,形成一個小的生態圈。這個作品外觀優雅,有菌絲結合而成的三層圓頂結構,最外層由冰凍的水冰組成,可以從月球或火星上的地表中挖掘出來。

水本身可以抵禦輻射,第二層的水也用來培養藍藻,而且可以利用透過冰層的光線使藍藻產生光合作用,既能為太空人產生氧氣,又能為菌絲的生長提供充足的營養。最內一層菌絲將逐步成長為一個堅固的家,完全成型後,再通過烘烤殺死真菌 ,既能保證結構的完整性,又能確保沒有真菌汙染火星。當然,即使有一些菌絲以某種方式逃脫,它們也會被輻射而導致基因改變,最終無法在棲息地之外生存。

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