Een reis naar Mars duurt ongeveer negen maanden. Dit betekent dat de astronauten na de landing een langere tijd op de ‘rode planeet’ moeten doorbrengen. Voorwaarde is wel dat er voldoende zuurstof is. De beste optie is dat op Mars zelf te produceren. Dat kan bijvoorbeeld met biologische of bioregeneratieve levensondersteunende systemen (BLSS). Daarin kunnen cyanobacteriën een belangrijke rol spelen, zo heeft onderzoeker Cyprien Verseux van de Universität Bremen in een studie vastgesteld. Cyanobacteriën blijken zich uitstekend te kunnen voortplanten onder Martiaanse omstandigheden.
Cyanobacteriën kennen we vooral als blauwalgen. Deze bacteriën behoren tot de oudste levende organismen op onze planeet. Ze passen zich goed aan extreme omstandigheden aan. Ze groeien door stikstof en koolstof uit de lucht op te nemen en voedingsstoffen uit het water te halen. Door fotosynthese produceren zij zuurstof. Daardoor kunnen zij op Mars astronauten van die noodzakelijke zuurstof voorzien. Want ze kunnen ook in tegenstelling tot andere planten, groeien op basis van de voedingsstoffen die op Mars aanwezig zijn. Daardoor zijn ze in principe geschikt als basis voor een levensondersteunend systeem: CyBLiSS. Dat zou marsreizigers een stuk minder afhankelijk maken van de aarde.
Atmos
Maar voordat cyanobacteriën op andere planeten kunnen worden gebruikt, moet eerst in het laboratorium worden aangetoond hoe zij reageren op verschillende milieu-omstandigheden. Er moet een compromis worden gevonden tussen Mars-achtige omstandigheden en omstandigheden die de groei van cyanobacteriën het best ondersteunen. Deze omstandigheden werden gecreëerd in “Atmos” (Atmosphere Tester for Mars-bound Organic Systems). Dit is een fotobioreactor onder negatieve druk, ontwikkeld in het laboratorium voor toegepaste microbiologie” (LASM) van ZARM. De afgelopen maanden hebben de onderzoekers gewerkt aan de “bepaling van de optimale atmosferische omstandigheden voor de groei van cyanobacteriën en de technische haalbaarheid van zo’n reactor op Mars”.
De atmosfeer van de aarde bestaat voor 78 procent uit stikstof, voor 21 procent uit zuurstof en voor een klein deel uit argon en koolstof. De atmosfeer op Mars bestaat uit dezelfde stoffen. Maar de samenstelling is totaal verschillend: 95 procent koolstof en slechts kleine hoeveelheden stikstof en argon. Zuurstof is nauwelijks aanwezig. In Atmos veranderden de wetenschappers herhaaldelijk de verhoudingen van de gassen en de omgevingsdruk en observeerden de overeenkomstige ontwikkeling van de bacteriën. Daarbij wilden zij de atmosfeer van Mars zo dicht mogelijk benaderen, maar tegelijkertijd een sterke groei van de cyanobacteriën in stand houden. Het bleek dat de cyanobacteriën zich uitstekend konden voortplanten in een atmosfeer die vergelijkbaar is met die van Mars.
Veelbelovend
Uiteindelijk overtrof de bereikte groei zelfs aanzienlijk de verwachtingen, aldus de onderzoekers. Dit is veelbelovend, zeggen zij, omdat het de technisch-logistieke implementatie van een CyBLiSS op het oppervlak van Mars veel gemakkelijker maakt. “Ten eerste omdat dan het drukverschil tussen de binnen- en buitenkant van de fotobioreactor slechts klein is en er dus minder hoge eisen worden gesteld aan de statica van de constructie. Ten tweede omdat het mogelijk zou zijn de vereiste gasfase met minimale bewerking uit de plaatselijke atmosfeer te genereren.”
Andere ontbrekende voedingsstoffen voor bacteriële groei kunnen ook worden verkregen uit puin (regolith) op Mars. Het team toonde bijvoorbeeld aan dat cyanobacteriën in de gewijzigde atmosfeer in water op een gesimuleerde Marsbodem konden groeien zonder extra voedingsstoffen. Bovendien bleek uit studies van de resulterende biomassa “dat deze geschikt is als substraat voor latere modules van levensondersteunende systemen om extra hulpbronnen op Mars te genereren”. In de komende maanden willen Cyprien Verseux en zijn team het CyBLiSS-ontwerp zodanig verfijnen dat het beter geschikt is om cyanobacteriën op Mars te laten groeien. Zij willen ook het gebruik ervan voor de productie van voedingsstoffen voor biologische organismen in latere BLSS-modules verbeteren.
Cyprien Verseux heeft de resultaten van zijn onderzoek in het vakblad frontiers gepubliceerd.
Foto: Cyprien Verseux maakt aanpassingen aan Atmos.© ZARM/Universität Bremen
Ook interessant: Plan van de stad Nüwa op Mars voorbeeld voor duurzame steden op aarde
