خرسانة الخميرة والجيلاتين تبني مستقبل المريخ

خرجت من مختبرات جامعة هونغ كونغ للعلوم والتكنولوجيا نتائجُ قد تُعيد رسم تصوّراتنا عن البناء خارج كوكب الأرض: خرسانةٌ مصنوعة من الخميرة والجيلاتين، قادرةٌ على الصمود في ظروف المريخ القاسية، وربّما تُشكّل يوماً ما الهيكل الإنشائي لأولى المستوطنات البشرية على ذلك الكوكب الأحمر. النتائج نُشرت في مجلة Chem Circularity، وهي تفتح باباً جديداً في نقاشٍ طويل: كيف نبني في بيئةٍ لا تتسامح مع الأخطاء؟

ما الذي يجعل هذه الخرسانة مختلفة؟

الخرسانة التقليدية تعتمد على الإسمنت البورتلاندي رابطاً، وهو مشتقٌّ من تسخين الحجر الجيري والطين عمليةٌ تستهلك طاقةً هائلة وتستلزم معدّاتٍ ثقيلة. أمّا ما طوّره الباحثون في هونغ كونغ، فيستبدل ذلك الرابط بمزيجٍ من الجيلاتين وسلالة مُعدَّلة وراثياً من خميرة Saccharomyces cerevisiae، فيما يبقى الركام من الرمل أو الصخر المسحوق وهو ما يمكن نظرياً استخراجه من سطح المريخ مباشرةً.

الخميرة لم تُختر عشوائياً؛ فقد جرى تعديلها جينياً لتُنتج بروتينات «قدم البلح» (mussel foot proteins)، وهي بروتيناتٌ تشتهر بقدرتها على الالتصاق بالأسطح في بيئاتٍ صعبة. هذه البروتينات تعمل كمراسٍ جزيئية تربط الجيلاتين بحبيبات الركام، ما يمنح المادة صلابةً غير متوقّعة لمكوّناتها البيولوجية.

الأرقام: ماذا تحتمل هذه الخرسانة؟

بنى الباحثون قِبابًا مصغّرة في المختبر، يبلغ ارتفاع كلٍّ منها 4.5 سم وعرضها 3 سم، وأخضعوها لاختباراتٍ تحاكي ظروف المريخ: درجة حرارة تصل إلى -55 درجة مئوية، وضغطٌ يكاد يكون معدوماً (0.000 من الضغط الجوّي). المادة تتصلّب خلال نحو 48 ساعة؛ إذ يتجمّد الماء ثم يتسامى مباشرةً إلى الغاز، تاركاً بنيةً مسامية وخفيفة وصلبة في آنٍ واحد.

نتائج الاختبارات الميكانيكية جاءت لافتة: قوّة انضغاطية تبلغ نحو 12 ميغاباسكال (MPa)، وقوّة انحناء تصل إلى نحو 6 ميغاباسكال أرقامٌ مقارِبة لمستوى الخرسانة المنخفضة الجودة المستخدمة في البناء التقليدي. وهنا يُقدّم Jishen Qiu، المهندس في جامعة هونغ كونغ والمؤلف الأول للدراسة، السياقَ الأهمّ: "هذه المادة قويّةٌ بما يكفي لبناء مبنى من طابقٍ أو طابقين على الأرض، التي تبلغ جاذبيّتها ثلاثة أضعاف جاذبية المريخ. وبالتالي، يمكنك على الأرجح بناء مبنى متعدّد الطوابق على المريخ بهذه المادة بسهولة."

الميزة الطاقوية والقيود الواقعية

ما يميّز هذه الخرسانة البيولوجية ميزةً جوهرية هو استهلاكها للطاقة. المقترحات الحالية لبناء مستوطنات على المريخ تعتمد في الغالب على صهر التربة السطحية للكوكب (regolith)، وهو ما يستلزم طاقةً هائلة ومعدّاتٍ ضخمة يصعب نقلها. في المقابل، تستهلك خرسانة الخميرة والجيلاتين طاقةً أقلّ بمقدار عشرة أضعاف من تلك الطرق.

Loading image...

فضلاً عن ذلك، المادة قابلةٌ للطباعة ثلاثية الأبعاد، وقابلةٌ لإعادة التدوير: يمكن تغذية الخميرة في مفاعلاتٍ حيوية (bioreactors) لإنتاج دفعاتٍ جديدة بعد إعادة استخدام المبنى أو هدمه.

غير أنّ الباحثين أنفسهم حريصون على ضبط التوقّعات. يوضّح Ning Liu وزملاؤه أنّ هذه الخرسانة "يُحسن اعتبارها مكوّناً إنشائياً قابلاً للطباعة وإعادة التدوير في الموقع، لا غلافاً سكنياً كاملاً محكماً أو قادراً على الحفاظ على الضغط أو درع واقياً من الإشعاع بحدّ ذاته." بمعنى آخر: المسكن على المريخ يحتاج إلى طبقاتٍ متعدّدة وحداتٌ مضغوطة، وبطاناتٌ محكمة، ودروعٌ إشعاعية وهذه الخرسانة تؤدّي دور الهيكل الإنشائي فحسب، لا دور المنظومة الكاملة.

ثمّة عقبةٌ أخرى لا يمكن تجاهلها: لا تزال الكميات الكبيرة من المواد ومنها الجيلاتين والمكوّنات الأوّلية تستلزم شحنها من الأرض، وهو تحدٍّ لوجستي ضخم لم تحلّه هذه الدراسة. كذلك تفرض بروتوكولات الحماية الكوكبية قيوداً صارمة على إرسال كائناتٍ حيّة كالخميرة إلى المريخ تفادياً لتلويث بيئته.

المريخ يحتاج إلى مواد متنوّعة والأحياء الدقيقة قادمة

سطح المريخ بيئةٌ لا ترحم: بردٌ قارس، وضغطٌ شبه معدوم، وإشعاعٌ مرتفع بسبب غياب المجال المغناطيسي وضعف الغلاف الجوّي. لكنّ الباحثين يرون في الخميرة المُعدَّلة وراثياً مرونةً واعدة. يقول Liu وزملاؤه: "من حيث المبدأ، يمكن هندسة هذه المنصّة لتكتسب صفاتٍ من التحمّل تحت الضغط، بما فيها مقاومة البرد والفراغ، وحتى الإشعاع."

Qiu يذهب أبعد في رؤيته: "سيُفاجئني أن تكون مواد هندسة المريخ المستقبلية أقلّ تنوّعاً من تلك المستخدمة في هندسة الأرض والأحياء الدقيقة ستُسهم بالتأكيد في ذلك."

هذه الجملة تلخّص ربّما المنطق الأعمق وراء الدراسة: لا يبحث الباحثون عن مادةٍ واحدة تحلّ كلّ مشكلات البناء على المريخ، بل يُضيفون قطعةً جديدة إلى فسيفساء تقنياتٍ متنوّعة ستكون ضرورية جميعها. والسؤال الذي تتركه هذه النتائج مفتوحاً ليس إن كانت الأحياء الدقيقة ستدخل عالم البناء الفضائي، بل متى ستصبح جاهزةً للاختبار خارج حدود المختبر.