Sedan mänsklighetens första steg på månen har strävan att utvidga den mänskliga civilisationen bortom jorden varit ett centralt mål för internationella rymdorganisationer, med sikte på långsiktig utomjordisk bosättning. Bland de himlakroppar som ligger inom räckhåll anses Mars vara vårt nästa hem.
Den röda planeten, med sina karga landskap och lockande likheter med jorden, lockar som gränsland för mänsklig utforskning och bosättning. Men att etablera en permanent fotfäste på Mars är fortfarande en av mänsklighetens djärvaste drömmar och den mest formidabla vetenskapliga och tekniska utmaningen.
Den röda planeten, som en gång var omgiven av en tjock atmosfär, har genomgått en dramatisk förvandling under miljarder år. Dess skyddande täcke försvann och lämnade efter sig en miljö som är nästan oigenkännlig för jordiskt liv.
Idag är luften tunn och rik på koldioxid, trycket är mindre än 1 % av jordens och temperaturen svänger vilt mellan iskalla –90 °C och milda 26 °C. Lägg till detta konstant kosmisk strålning och avsaknaden av andningsbar luft, så blir det tydligt: att skapa skydd på Mars handlar om mycket mer än att bygga väggar. Det handlar om att skapa en livsuppehållande fristad som står stark mot en främmande värld.
Att transportera byggmaterial från jorden är oerhört dyrt och opraktiskt. Lösningen? Att lära sig att bygga med hjälp av det som Mars själv erbjuder. Utnyttjande av lokala resurser (ISRU), att utnyttja lokala material, är nyckeln till att möjliggöra en hållbar mänsklig närvaro på Mars.
Eftersom prover som samlats in av NASA:s rover Perseverance från Jezero-kratern, en forntida flodbädd på Mars, kan innehålla spår av urtida liv, inbjuder det oss att drömma bortom upptäckten. Kan samma mikrobiella fingeravtryck som en gång frodades på Mars också hjälpa oss att bygga på den?
Från jorden till Mars
En gång i tiden började livet på jorden med blygsamma mikroorganismer i grunda pölar och hav. Dessa tysta ingenjörer förvandlade jorden, från att fylla himlen med syre till att bygga motståndskraftiga korallrev som står kvar än idag. Nu, när mänsklighetens blickar riktas mot himlen, kan dessa små skapare vara nyckeln till att förvandla en karg värld till ett livfullt hem.
Forskning publicerad i Frontiers in Microbiology banar väg för en djärv utveckling, inspirerad av Moder Natur. I ett internationellt tvärvetenskapligt samarbete har forskare gått samman för att utnyttja ett naturens underverk: biomineralisering.
Detta fenomen, som uppstår när mikroorganismer (bakterier, svampar och mikroalger) producerar mineraler som en del av sin ämnesomsättning, har format jordens landskap i miljarder år. Dessa mikroorganismer, som inte bara trivs i bekanta vatten utan också i extrema miljöer som sura sjöar, vulkanisk jord och djupa grottor, kan avslöja den mångsidighet som behövs för anpassning till Mars.
Med hjälp av data från Marsrovers om sammansättningen av Mars jord (regolit) utforskar forskningen flera mikrobiella mineraliseringsvägar för att upptäcka vilka som kan skapa starka byggmaterial för Mars-habitat utan att utgöra en risk för interplanetär förorening.
Bland dessa är biocementering, som använder mikroorganismer för att generera naturliga cementliknande material som kalciumkarbonat vid rumstemperatur, det mest lovande.
Kärnan i forskningen är ett samarbete mellan två anmärkningsvärda bakterier: Sporosarcina pasteurii, en välkänd bakterie som producerar kalciumkarbonat via ureolys, och Chroococcidiopsis, en motståndskraftig cyanobakterie som är känd för att överleva extrema miljöer, inklusive simulerade förhållanden på Mars. Tillsammans bildar de ett kraftfullt partnerskap.
Chroococcidiopsis ger liv åt sin omgivning genom att släppa ut syre, vilket skapar en välkomnande mikromiljö för Sporosarcina pasteurii. Dessutom skyddar den extracellulära polymera substansen som utsöndras av Chroococcidiopsis Sporosarcina pasteurii från skadlig UV-strålning på Mars yta. I sin tur utsöndrar Sporosarcina naturliga polymerer som främjar mineraltillväxt och stärker regoliten, vilket förvandlar lös jord till ett fast, betongliknande material.
Forskare ser framför sig att denna bakteriekultur blandad med marsregolit kan användas som råmaterial för 3D-utskrifter på Mars. I skärningspunkten mellan astrobiologi, geokemi, materialvetenskap, byggteknik och robotik kan detta synergistiska system revolutionera möjligheterna till byggnation på den röda planeten och omdefiniera designen för tillverkning på Mars.
Men detta mikrobiella partnerskap erbjuder fördelar som går utöver byggandet. Chroococcidiopsis, med sin förmåga att producera syre, kan inte bara stödja habitatets integritet utan också livsuppehållande system för astronauter.
På längre sikt kan ammoniak som produceras som en metabolisk biprodukt av Sporosarcina pasteurii användas för att utveckla slutna jordbrukssystem och potentiellt bidra till terraformningen av Mars.
Ett steg i taget
Men resan har bara börjat. Även om internationella organ planerar att bygga den första mänskliga livsmiljön på Mars under 2040-talet, drabbas Marsprovreturen av återkommande förseningar, vilket begränsar den experimentella valideringen av Mars-specifika byggtekniker.
När rymdorganisationer förbereder sig för bemannade Marsmissioner under det kommande decenniet måste forskare fördjupa sin förståelse för biologiskt baserad utomjordisk konstruktion för att vara redo för den dagen.
Ur ett astrobiologiskt perspektiv måste forskarna reda ut hur dessa mikrobiella samhällen interagerar med den marsianska regoliten och överlever stressfaktorer från planetens ogästvänliga miljö. Regolithsimulatorer i laboratorium erbjuder en pragmatisk metod för att testa samodlingar under förhållanden som liknar dem på Mars och för att bygga prediktiva modeller för biocementeringens prestanda.
På robotikfronten är en stor utmaning att replikera Mars gravitation på jorden för att testa 3D-utskriftsprocesser och optimera autonom byggkontroll för framtida Mars-uppdrag.
Därför måste robusta kontrollalgoritmer och skräddarsydda protokoll utvecklas för att vi inte bara ska kunna bygga mer effektivt utan också omdefiniera tillverkningsmetoderna för Mars unika miljö.
Resan är krävande, men steg för steg, varje upptäckt, varje lyckad prövning och testat protokoll, för oss närmare den dag då mänskligheten kommer att kalla Mars sitt hem.
Mer information: Från jorden till Mars: En perspektiv på utnyttjande av biomineralisering för konstruktion på Mars, Frontiers in Microbiology (2025). DOI: 10.3389/fmicb.2025.1645014
