- 香港科技大学研发新型酵母基建材，适用于火星建设。
- 新材料利用火星的极端环境，减少运输成本。
- 测试显示该材料强度达到低级混凝土标准。
- 生物方法可创造环保系统，未来可重用酵母细胞。
如果人类将来在火星上建立家园，酵母可能成为最重要的包装清单项目。这是来自香港科技大学的一项新研究的结论，研究人员揭示了一种用于在红色星球上进行3D打印居住空间的新生物配方。这种可打印的生物基建材旨在适用于火星上的建设。
在火星上建造家园的难度有目共睹。那里的气氛近乎真空，辐射致命，气温骤降至令人绝望的低点。将钢铁或混凝土等重型建材运送数百万英里到深空在经济上是无法承受的。过去大部分提议建议使用极高的热量将火星土壤熔化成砖，但这需要大量的能量，而早期的定居者将缺乏这些能量。现在，土木工程师邱基深及其团队想知道，工程师是否能够利用火星的恶劣气候，而不是对抗该星球极低的温度。
新材料的灵感与制作
邱基深表示：“我的灵感来自于冷冻干燥的水果变得更坚硬。”火星的环境像是一个“天然的冷冻干燥机”。低于零度的气温和微不足道的大气压力使得冰直接升华成水蒸气而不会融化。邱基深使用沙子和生物胶（明胶和工程酵母）创造了一种可打印的材料。团队用海洋贻贝启发的粘性蛋白质包裹酵母。明胶将混合物粘合在一起并为增长的细胞提供养分，而沙子则提供结构质量。
在模拟的火星条件下进行打印时，寒冷的真空瞬间冷冻干燥潮湿的化合物。冰直接转变为水蒸气，形成轻质、多孔的泡沫。该团队目前生产的测试圆顶大约相当于一个酒塞的大小。尽管这些结构体积微小，但其强度达到了低级混凝土的标准。测试显示，这种生物材料的抗压强度可达到10至12兆帕。“因此，这实际上足以在地球上建造一栋一层或两层的建筑，因为地球的重力是火星的三倍，”邱基深表示。
“因此，您可能可以轻松地在火星上用这种材料建造多层建筑。”
环保系统的潜力
不过，仍需进一步研究。大多数太空建设构想使用熔化当地岩石制作砖块，这消耗大量能量。这种生物方法克服了高温处理的需求，并创造出一个环保的系统。当建筑不再需要时，定居者可以将其拆解，收获活酵母细胞，并在生物反应器内重新培养它们。当然，挑战仍然存在。科学家仍需证明酵母能够在真实的火星辐射和大气压力下存活。早期项目也需要从地球运送数百吨的原材料，才可在当地生产完全启动。
然而，基本科学是可行的。邱基深表示：“我总是问自己：是否有任何物理法则或基本机制阻止我们这样做？”他指出：“目前我看不出有任何限制。我们对扩大生产充满信心。如果未来的火星工程材料不会像地球工程中那样多样化，那将让我感到惊讶，而生物学必将作出贡献。”
看来，生物学可能是生存于外星球的蓝图。虽然酵母是一种单细胞真菌，但其丝状真菌的亲戚（蘑菇）在美国国家航空航天局艾姆斯研究中心的Mycotecture Off-Planet项目中扮演着核心角色。科学家们在火星土壤模拟物和有机废物周围培养真菌根系（菌丝体）。经过烘焙和密封后，这些生长的结构形成轻质、耐火和辐射防护的建筑材料。相关研究结果已于9月10日发表在《Chem Circularity》期刊上。
酵母基建材的未来展望
这项研究展示了生物材料在极端环境下的应用潜力，尤其是在火星建设中的应用。传统建材的运输成本高昂，而新型酵母基建材则可利用当地资源，减少能源消耗。这不仅符合可持续发展的理念，还能在未来的太空探索中提供更灵活的建设方案。虽然仍需解决酵母在火星环境中的存活问题，但这一创新为人类在外星建立家园提供了新的可能性。