Marte è un pianeta che da sempre l’uomo sogna di colonizzare. Ci si chiede pertanto se alcune attività svolte tranquillamente sulla Terra siano compatibili anche con il pianeta rosso. Ad esempio, la biotecnologia si può utilizzare su Marte? E l’agricoltura funzionerà?
Ebbene, allo staff di Frontiers in Microbiology i ricercatori hanno mostrato un nuovo metodo di coltivazione in un ambiente simile a quello di Marte. Bisogna precisare, del resto, che la NASA, in collaborazione con altre importanti agenzie spaziali, mira a inviare le sue prime missioni umane su Marte all’inizio degli anni 2030, mentre aziende come SpaceX potrebbero farlo anche prima.
Gli astronauti su Marte avranno bisogno di ossigeno, acqua, cibo e altri materiali di consumo. Questi dovranno provenire da Marte, perché importarli dalla Terra sarebbe impraticabile a lungo termine.
Marte, l’importanza dei cianobatteri
Gli scienziati hanno dimostrato che i cianobatteri del genere Anabaena possono essere coltivati solo con gas locali, acqua e altri nutrienti ed a bassa pressione. Ciò renderebbe molto più facile sviluppare sistemi di supporto vitale biologico sostenibili.
Il dottor Cyprien Verseux, astrobiologo che dirige il Laboratorio di microbiologia spaziale applicata presso il Centro di tecnologia spaziale applicata e microgravità (ZARM) dell’Università di Brema, Germania, ha dichiarato: “Qui mostriamo che i cianobatteri possono utilizzare i gas disponibili nell’atmosfera marziana, a bassa pressione totale, come loro fonte di carbonio e azoto. In queste condizioni, i cianobatteri hanno mantenuto la loro capacità di crescere in acqua contenente solo polvere simile a quella di Marte e potrebbero anche essere utilizzati per nutrire altri microbi. Ciò potrebbe contribuire a rendere sostenibili le missioni a lungo termine su Marte”.
C’è bisogno di atmosfera a bassa pressione
I cianobatteri sono stati a lungo analizzati come candidati per guidare il supporto biologico della vita nelle missioni spaziali, poiché tutte le specie producono ossigeno attraverso la fotosintesi mentre alcune possono fissare l’azoto atmosferico in nutrienti.
Una difficoltà è che non possono crescere direttamente nell’atmosfera marziana, dove la pressione totale è inferiore all’1% di quella terrestre – da 6 a 11 hPa, troppo bassa per la presenza di acqua liquida – mentre la pressione parziale dell’azoto gassoso – da 0,2 a 0,3 hPa: è troppo basso per il loro metabolismo.
Bisogna però precisare che ricreare un’atmosfera simile alla Terra sarebbe costoso: i gas dovrebbero essere importati, mentre il sistema di coltura dovrebbe essere robusto, quindi pesante da trasportare, per resistere alle differenze di pressione: “Pensa a una pentola a pressione”, spiega Verseux.
Per questa ragione, i ricercatori hanno cercato una via di mezzo: un’atmosfera vicina ma non uguale a quella di Marte. Per trovare condizioni atmosferiche adeguate, Verseux ha sviluppato un bioreattore chiamato Atmos (“Atmosphere Tester for Mars-bound Organic Systems“), in cui i cianobatteri potessero essere coltivati in atmosfere artificiali a bassa pressione.
Tutto dipende dal pianeta stesso
Qualsiasi input deve provenire dallo stesso pianeta Rosso: a parte azoto e anidride carbonica, i gas abbondanti nell’atmosfera marziana e l’acqua che potrebbe essere estratta dal ghiaccio, i nutrienti dovrebbero provenire dalla “regolite”, la polvere che ricopre pianeti e lune simili alla Terra.
La regolite marziana ha dimostrato di essere ricca di sostanze nutritive come fosforo, zolfo e calcio. Atmos dispone di nove contenitori da 1 L in vetro e acciaio, ciascuno dei quali è sterile, riscaldato, a pressione controllata e monitorato digitalmente, mentre le colture all’interno vengono agitate continuamente.
Le caratteristiche dei cianobatteri scelti
Gli autori hanno scelto un ceppo di cianobatteri che fissano l’azoto chiamato Anabaena sp. PCC 7938, perché i test preliminari hanno dimostrato che sarebbero particolarmente bravi a utilizzare le risorse marziane e ad aiutare a far crescere altri organismi. È stato dimostrato che specie strettamente imparentate sono commestibili, adatte all’ingegneria genetica e in grado di formare cellule dormienti specializzate per sopravvivere a condizioni difficili.
Verseux ed i suoi colleghi hanno coltivato Anabaena per 10 giorni sotto una miscela di 96% di azoto e 4% di anidride carbonica a una pressione di 100 hPa, dieci volte inferiore rispetto alla Terra. I cianobatteri sono cresciuti così come sotto l’aria ambiente. Quindi hanno testato la combinazione dell’atmosfera modificata con la regolite.
Poiché nessuna regolite è mai stata portata da Marte, hanno utilizzato un substrato sviluppato dall’Università della Florida centrale (chiamato “Mars Global Simulant”) invece per creare un mezzo di crescita. Come controlli, Anabaena è stato coltivato in terreno standard, all’aria ambiente o nella stessa atmosfera artificiale a bassa pressione.
I cianobatteri sono cresciuti bene in tutte le condizioni, inclusa la regolite sotto la miscela ricca di azoto e anidride carbonica a bassa pressione. Come previsto, sono cresciuti più velocemente su un terreno standard ottimizzato per i cianobatteri che nel Mars Global Simulant, in entrambe le atmosfere.
Questo, possiamo ben dirlo, è stato un altro grande successo: mentre il mezzo standard dovrebbe essere importato dalla Terra, la regolite è onnipresente su Marte. “Vogliamo utilizzare come nutrienti le risorse disponibili su Marte, e solo quelle”, afferma Verseux.
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