Ученые предложили очищать воду на Марсе с помощью земных бактерий
Для начала исследований и тем более колонизации Марса людьми необходимо решить множество проблем, связанных в том числе с поиском источников воды на Марсе, которые представляют собой залежи льда. Между тем, марсианские отложения льда загрязнены токсичными перхлоратами — окислителями, которые вызывают коррозию оборудования и являются опасными для здоровья человека (даже в низких концентрациях). Поэтому первые экипажи, которые отправятся покорять новые рубежи, должны иметь при себе специальные инструменты для удаления этих химических соединений из марсианской воды, которую они будут использовать для питья, орошения и производства ракетного топлива.
Концепцию так называемой «детоксикации» Марса предложила старший научный сотрудник Исследовательского центра Эймса и руководитель отдела исследований и технологий Управления научно-технических миссий NASA Линн Ротшильд. Идея была отобрана американским агентством в рамках программы Innovative Advanced Concepts (NIAC) для разработки первой фазы. «Масштаб ожидаемого спроса на воду на Марсе подчеркивает недостатки традиционных подходов к очистке воды, которые требуют либо большого количества расходных материалов, высокой потребляемой мощности, либо предварительной обработки воды», — отметила Ротшильд и ее коллеги.
Перхлораты были впервые обнаружены на Марсе с помощью прибора WCL, установленного на борту автоматической межпланетной станции «Феникс», которая совершила посадку в полярном регионе Ваститас Бореалис в мае 2008 года. Концентрация этих химических соединений в почве северных равнин составила около 0,5%. Это позволило объяснить, почему предыдущие попытки найти на Красной планете органические молекулы не увенчались успехом. Перхлорат помешал не только измерениям масс-спектрометра «Феникса», но и приборам двух посадочных аппаратов «Викинг-1» и «Викинг-2», которые исследовали Марс в период с 1976 по 1980 год.
Так или иначе, подобное открытие вызвало новый интерес к Красной планете с точки зрения поиска на ней органики и проведения астробиологических исследований. Это в свою очередь привело к созданию таких марсоходов, как Curiosity и Perseverance. С тех пор концентрации перхлоратов были обнаружены различными космическими аппаратами как с поверхности небесного тела, так и с орбиты.
Ученые предложили внедрить эти гены в штамм бактерий Bacillus subtilis 168, уже испытанный в космических полетах. Он естественным образом преобразует хлорат (ClO-3) и перхлорат (ClO4-) в хлорид (Cl-) и газообразный кислород (O2). Последний, в частности, можно было бы использовать в марсианских средах обитания или хранить в резервуарах для внетранспортной деятельности, а хлорид применять, например, для питания. В отличие от обычных систем фильтрации, этот метод избавляет от необходимости сбрасывать перхлораты и хлоратные отходы в другое место.
В дальнейшем Ротшильд и ее коллеги планируют проверить возможность отправки биореактора на Марс. Первым шагом станет внедрение генов pcrAB и cld в штаммы Bacillus subtilis 168 и проверка их способности восстанавливать перхлорат. Кроме того, ученые оценят преимущества своего метода по сравнению с традиционными инженерными подходами, особенно с точки зрения затрат, эффективности и времени, требуемого для завершения процесса. Заключительный этап — разработка плана по внедрению технологии в архитектуру пилотируемой экспедиции на Марс.
«Система будет запущена в виде инертных высушенных спор, стабильных при комнатной температуре в течение многих лет. По прибытии на Марс споры будут повторно увлажнены и выращены в биореакторе, который соответствует стандартам планетарной защиты. Марсианская вода будет перерабатываться в биореакторе для снижения содержания перхлоратов. Обработанную воду затем можно использовать или дополнительно очищать по мере необходимости», — говорится в научной статье.
По мнению исследователей, предложенная ими технология позволит найти более эффективные решения проблемы промышленного загрязнения Земли перхлоратами. Кроме того, она может стимулировать создание других инновационных методов, которые позволят бороться, например, с изменением климата.
