微生物如何帮助火星殖民

一些人认为，我们可以将火星“地形化”，使其更像地球，从而消除未来人类殖民者对保护栖息地的需求。

微小的食岩微生物可以从火星上开采宝贵的外星资源，并为第一批人类殖民者铺平道路。研究人员表示，只是不要指望他们能在短时间内将这颗红色星球的表面改造成新的地球。

最有前途的行星菌落形成剂之一是蓝细菌。至少在25亿年前，这种古老的细菌帮助创造了一个有氧气的宜居地球，自那以后，它们几乎在所有可能的环境中定居，同时依靠光合作用将阳光转化为能量。

蓝细菌和其他岩石dwellingmicrobes也已证明，它们可以在欧洲的BIOPAN暴露平台和国际空间站的EXPOSEplatform等设施上在太空的硬真空中生存。只有近地轨道上的恶劣空间辐射才给顽强的生物带来了威胁生命的问题。

英国开放大学的地质微生物学家Charles Cockell说：“它们非常有能力忍受极端条件。但我们对它们忍受真空等条件的能力感到惊讶。”

幸运的是，蓝细菌不必在火星上忍受如此恶劣的条件。

开采外星岩石

我们已经使用微生物来帮助提取地球上的物质，包括世界上超过25%的铜供应。Cockell说，微生物可以在其他星球上发挥同样的作用来开采资源，节省从地球上发射这些资源所需的火箭燃料，并可能使人类基础更加自我维持。

他和同事KarenOlsson Francis首先想了解蓝细菌如何处理月球和火星上发现的岩石。他们测试了几种类型的蓝细菌，这项研究详细发表在《行星与空间科学》杂志的第一期上。

一种被称为Anabaenacylindrica的微生物在所有不同的岩石类型中脱颖而出，包括二氧化硅含量高和低的岩石类型。在火星情景下，它也能在暴露于恶劣条件下存活28天。

但岩石中的二氧化硅含量对所有蓝细菌类型的流纹岩的生长速率都有很大的影响，而二氧化硅含量高的岩石则显著减缓了生长。高二氧化硅含量也阻碍了微生物分解岩石和释放有效元素或营养物质的能力。

尽管如此，这些微生物还是精细地分解了类似于月球和火星上火山岩的玄武岩，以及类似于月球风化层的斜长岩。这表明蓝细菌可以与植物一起在地外表面原位利用资源。

科克尔说：“人类已经与微生物世界完全相连，所以我们在进入太空时继续与微生物保持这种关系是合乎逻辑的。”“问题是我们如何才能最有效地优化它们进入太空。”

浮出水面

科克尔在《趋势微生物学》8月刊的一篇评论中指出，微生物的其他方式可以帮助开辟新的前沿

一些微生物可以从黄铁矿矿石中还原的铁中产生氧化铁，也可以产生硫酸，进一步分解岩石。Gronstal及其同事2009年的一项研究表明，一种喜酸、铁氧化的微生物可能能够使用默奇森陨石的材料。

微生物甚至可能有助于应对月球沙尘暴或火星沙尘暴对人类和机器人的威胁。刘及其同事2008年的一项研究揭示了用蓝藻在内蒙古沙漠中人工播种是如何在15天内形成坚固的外壳的。这种结壳也被证明能够在风速达到每秒33英尺（每秒10米）的风中幸存下来。

研究人员还开始对微生物燃料电池进行实验，这种电池有朝一日可能有助于从火星表面的二氧化碳和氢气中生产甲烷燃料。

但这些奇妙的微生物活动都不可能在月球或火星暴露的表面条件下发生。科克尔解释说，相反，微生物会在受保护的生物反应器或类似设施内进行工作。

科克尔说：“我怀疑你们可以在室内条件下使用它们。”他补充说，一些生长缓慢的蓝藻品种即使在最佳实验室条件下也会出现问题。

更改曲面

这一警告似乎打消了人们的希望，即微生物可能成为将火星转变为一颗郁郁葱葱的绿色和蓝色星球的先锋。但研究人员仍然试图设想微生物是如何形成这颗红色星球的。

人类可能首先需要将火星推向一种被称为无生态系统的状态。地球工程可能有助于将火星表面温度提高60摄氏度，使液态水能够再次存在于火星表面，并使大气层变厚，减少到达火星表面的紫外线和宇宙射线的数量。

但科克尔仍然对微生物在相对较短的时间内使火星适合人类居住的可能性持谨慎态度。

Cockell指出：“地形形成更困难，因为你试图在短时间内改变行星状况。”“在地球上做这件事花了数亿年的时间。”

科克尔说，这并不意味着人类可能不会发现一种超级微生物，这种微生物可能会在未来发挥作用。但他的兴趣仍然集中在更实际的采集资源应用上，并继续测试不同的微生物如何处理各种各样的地外岩石。

另一个令人兴奋的可能性可能来自微生物在工作中的良好合作。

Cockell说：“有一件事我们真的不明白，那就是我们是否可以利用一个生物群落来改善岩石的提取。”