თუკი კაცობრიობა მარსზე საცხოვრებლების მშენებლობას დაიწყებს, შესაძლოა, ისინი ნაწილობრივ ჟელატინისა და საფუვრისგან ააგონ. ჰონგ-კონგის მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების უნივერსიტეტის გარემოსდაცვითი ინჟინერიის სპეციალისტმა, ნინგ ლიუმ, და მისმა კოლეგებმა ლაბორატორიაში ამ მატერიისგან მომავლის მარსული თავშესაფრების მინიატიურული ვერსიები უკვე დაამზადეს.

ინჟინერთა გუნდმა შეიმუშავა ბეტონის ახალი "რეცეპტი", რომელიც ქვიშის ერთიან მასად შესაკრავად სწორედ საფუვრისა და ჟელატინის გამოყენებას გულისხმობს. შედეგად მსუბუქი და ფოროვანი მასალა მიიღება. თეორიულად, ეს მეთოდი მარსულ გრუნტზე — რეგოლიტზეც იმუშავებს.

მკვლევართა განცხადებით, ეს ახალი საშენი მასალა მარსზე გამოსაყენებლად ბევრად უფრო მარტივი შეიძლება აღმოჩნდეს, ვიდრე აქამდე არსებული სხვა ალტერნატივები. მეორე მხრივ, სანამ წითელ პლანეტაზე საფუვრისგან ბაზას ავაშენებთ, ჯერ კიდევ დიდი გზაა გასავლელი და უამრავი ტექნოლოგიური დაბრკოლებაა გადასალახი.

ჩვეულებრივი ბეტონის მსგავსად, ლიუსა და მისი კოლეგების მიერ შექმნილ ვერსიაშიც შემავსებლად ქვიშა და დაქუცმაცებული ქანებია გამოყენებული. სტანდარტულ ბეტონში ამ ნაწილაკებს შემკვრელი ნივთიერება აერთიანებს. წყალთან შერევისას ის გელისებრ წებოდ გარდაიქმნება, გაშრობის შემდეგ კი მთლიანი მასა მკვრივ და მყარ სტრუქტურად ყალიბდება. ტრადიციული ცემენტის ნაცვლად, მეცნიერებმა ღორის ჟელატინისა და გენეტიკურად მოდიფიცირებული საფუვრის ნარევი გამოიყენეს.

მკვლევრებმა საფუვრის სოკოს შტამში Saccharomyces cerevisiae ორი საკვანძო გენი შეცვალეს. ერთი უჯრედებს ერთმანეთთან უფრო მჭიდროდ დაკავშირებაში ეხმარება, ხოლო მეორე წარმოქმნის ცილას, რომელსაც მიდიები ქვებზე მისამაგრებლად იყენებენ.

ლაბორატორიაში სპეციალისტებმა ასეთი ბიობეტონის კონსტრუქცია 3D პრინტერით დაბეჭდეს. ექსპერიმენტი დაბალ ტემპერატურასა და წნევაზე ჩატარდა, რათა გარემო მარსის ზედაპირის პირობებთან მაქსიმალურად მიეახლოებინათ. ამასთან ერთად, მათ მასალის სპეციალურ ფორმებში ჩასხმის მეთოდიც გამოცადეს.

-55°C ტემპერატურასა და 0.000 ატმოსფერული წევაში ნარევის გამყარებას დაახლოებით 48 საათი სჭირდება. ამ პროცესში მასალაში არსებული წყალი იყინება და შემდეგ პირდაპირ სუბლიმირდება. შედეგად ჟელატინის, დაქუცმაცებული რეგოლიტისა და საფუვრის ცილებისგან შემდგარი მსუბუქი, ფოროვანი, თუმცა საოცრად მყარი კარკასი რჩება. ეს ცილები ჟელატინის შემკვრელსა და ქვის ნაწილაკებს მჭიდროდ აკავშირებს და, როგორც მეცნიერები თავიანთ ნაშრომში აღნიშნავენ: "წარმოქმნის ბმას, რომელიც თავად მასალაზე უფრო მტკიცეა".

რამდენად გამძლეა ახალი მასალა?

ლაბორატორიაში შექმნილი 4.5 სანტიმეტრი სიმაღლისა და 3 სანტიმეტრი სიგანის გუმბათები დაახლოებით 12 მეგაპასკალ კუმშვის ზეწოლას უძლებს, რაც დაბალი მარკის სტანდარტული ბეტონის მაჩვენებელს უტოლდება. ამასთან ერთად, მასალას 6 მეგაპასკალამდე ღუნვის დატვირთვის გაძლებაც შეუძლია.

"ეს სიმტკიცე სრულიად საკმარისია ერთი ან ორსართულიანი შენობის ასაგებად დედამიწაზე, რომლის გრავიტაციაც მარსისას სამჯერ აღემატება. შესაბამისად, წითელ პლანეტაზე ამ მასალით მრავალსართულიანი ნაგებობის აშენებაც მარტივად იქნება შესაძლებელი. ჩვენ უფრო დიდი მასშტაბირების იმედი გვაქვს", — განაცხადა კვლევის თანაავტორმა, ჰონგ-კონგის უნივერსიტეტის ინჟინერმა, ჯიშენ ციუმ.

მარსზე თავშესაფრისთვის მხოლოდ მყარი კედლები საკმარისი არ არის. კონსტრუქციამ ასტრონავტები მავნე რადიაციისგანაც უნდა დაიცვას, შიგნით ჰაერი შეინარჩუნოს და გარე ვაკუუმის წნევას გაუძლოს. მხოლოდ ბეტონის გუმბათი, რაც არ უნდა მტკიცე იყოს, ამ გამოწვევებს დამოუკიდებლად ვერ გაუმკლავდება.

ავტორების განმარტებით, საფუვრითა და ჟელატინით დამზადებული ბეტონი უნდა განვიხილოთ როგორც "ადგილზე 3D პრინტერით დაბეჭდვადი და გადამუშავებადი სტრუქტურული კომპონენტი" და არა როგორც სრულყოფილი ჰერმეტული ან რადიაციისგან დამცავი გარსი. რეალური თავშესაფარი, სავარაუდოდ, მრავალშრიანი იქნება: გასაბერი ან წინასწარ დამზადებული ნაწილები, ჰერმეტული საფარი, წყლით შევსებული ანტირადიაციული შრე და მათ გარშემო გენმოდიფიცირებული საფუვრით შეკრული ბეტონის გარე კონსტრუქცია.

სანამ ინჟინრები დარწმუნდებიან, რომ საფუარი მარსის მკაცრ პირობებს გაუძლებს, დამატებითი კვლევებია საჭირო. წითელ პლანეტაზე უკიდურესი სიცივეა, ხოლო თხელი ატმოსფერო და მაგნიტური ველის არარსებობა ზედაპირს მზისა და კოსმოსური გამოსხივების მიმართ დაუცველს ტოვებს. მეორე მხრივ, თუ მეცნიერებმა საფუვრის გენომი ბეტონის უკეთ შესაკვრელად შეცვალეს, მისი მოდიფიცირება ყინვისა და რადიაციისადმი გამძლეობის მომატების მიზნითაც შესაძლებელია.

"ეს პლატფორმა შეიძლება ისე დაპროგრამდეს, რომ სიცივეს, ვაკუუმსა და რადიაციასაც კი გაუძლოს", — აღნიშნავენ მკვლევრები.

რა თქმა უნდა, მარსზე გადარჩენის უნარის მქონე საფუვრის გამოყენება წითელი პლანეტის მიკრობებით დაბინძურების რისკსაც შეიცავს. სწორედ ამიტომ, მომავალი კვლევების მნიშვნელოვანი ნაწილი პლანეტური დაცვის სტრატეგიების შემუშავებასა და მასალის თბოიზოლაციის უნარის შემოწმებას დაეთმობა.

მეორე მხრივ, საფუვრითა და ჟელატინით დამზადებულ ბიობეტონს სხვა მეთოდებთან შედარებით დიდი უპირატესობა აქვს. მარსული სამშენებლო მასალების უმეტესი კონცეფცია რეგოლიტის მაღალ ტემპერატურაზე დნობასა და აგურების გამოწვას გულისხმობს. ეს მეთოდი უზარმაზარ ენერგიასა და მძიმე ინდუსტრიულ აღჭურვილობას მოითხოვს, რომლის კოსმოსური ხომალდით ტრანსპორტირებაც მარტივი არ იქნება.

ახალი მიდგომა კი გაცილებით ნაკლებ ენერგიას მოიხმარს. ამასთან ერთად, საფუარი განახლებადი და მრავალჯერადი რესურსია, რომლის მარსზე ჩატანაც მხოლოდ ერთხელ იქნება საჭირო. თუკი ასტრონავტებს რომელიმე შენობა აღარ დასჭირდებათ, მათ ბიობეტონის გადამუშავება და ბიორეაქტორში საფუვრის ხელახლა გამოყენება შეეძლებათ.

"გამიკვირდება, თუ მომავალში მარსზე სამშენებლო-საინჟინრო მასალები ისეთივე მრავალფეროვანი არ აღმოჩნდება, როგორიც დედამიწაზე გამოიყენება — ამ საქმეში ბიოლოგია თავის წვლილს უდავოდ შეიტანს", — დასძენს ჯიშენ ციუ.

მეცნიერებმა თავიანთი კვლევის შედეგები სამეცნიერო ჟურნალ Chem Circularity-ში გამოაქვეყნეს.