按边界 答:生物反应器大气(“火星有机系统大气测试仪”)
大气中的一艘船
c:设计示意图
信用:C
韦尔瑟克斯/ ZARM 美国国家航空航天局与其他领先的太空机构合作，目标是在21世纪30年代初向火星发送第一批人类任务，而像SpaceX这样的公司可能会更早这样做
火星上的宇航员需要氧气、水、食物和其他消耗品
这些需要来自火星，因为从地球进口它们从长远来看是不切实际的
在《微生物学前沿》中，科学家首次展示了鱼腥藻蓝细菌只能在当地气体、水和其他营养物质的低压下生长
这使得开发可持续的生物生命支持系统变得更加容易
“这里我们展示了蓝细菌可以利用火星大气中的气体，在低总压下，作为碳和氮的来源
在这些条件下，蓝细菌保持了它们在只含有类似火星的灰尘的水中生长的能力，并且仍然可以用来喂养其他微生物
这将有助于火星长期任务的可持续性
塞浦路斯·韦尔瑟克斯，天体生物学家，德国不来梅大学应用空间技术和微重力中心(ZARM)应用空间微生物实验室负责人
低压大气 蓝细菌长期以来一直是太空任务中驱动生物生命支持的候选对象，因为所有物种都通过光合作用产生氧气，而一些物种可以将大气中的氮转化为营养物质
一个困难是它们不能直接在火星大气中生长，火星大气的总压不到地球的1%——6到11百帕，对于液态水来说太低了——而氮气的分压为0
2至0
3百帕——对他们的新陈代谢来说太低了
但是重建一个类似地球的大气层将是昂贵的:气体将需要进口，而培养系统将需要强大的——因此，沉重的运输——以抵抗压力差异:“想象一个高压锅，”维瑟克斯说
因此，研究人员寻找一个中间地带:一个靠近火星的大气层，让蓝细菌生长良好
为了找到合适的大气条件
开发了一种名为Atmos(火星有机系统大气测试仪)的生物反应器，其中蓝细菌可以在低压的人工大气中生长
任何输入都必须来自红色星球本身:除了氮和二氧化碳、火星大气中丰富的气体和可以从冰中开采的水之外，营养物质应该来自“浮土”，覆盖在类地行星和卫星上的灰尘
火星风化层已被证明富含磷、硫和钙等营养物质
鱼腥藻:生长在火星状尘埃上的多功能蓝细菌 Atmos有九个1升的玻璃和钢容器，每个容器都是无菌的、加热的、压力控制的和数字监控的，同时内部的培养物被连续搅拌
作者选择了一种叫做鱼腥藻的固氮蓝细菌
PCC 7938，因为初步测试表明，它将特别擅长利用火星资源和帮助生长其他生物
密切相关的物种已被证明是可食用的，适合基因工程，并能够形成特殊的休眠细胞，以适应恶劣的条件
韦尔瑟克斯和他的同事们首先在100百帕的压力下，在96%氮气和4%二氧化碳的混合物中培育鱼腥藻10天——比地球上的压力低10倍
蓝藻在环境空气中生长良好
然后他们测试了改良大气和浮土的结合
因为从来没有从火星带来过浮土，所以他们使用了由佛罗里达中部大学开发的基质(称为“火星全球模拟物”)来创造生长介质
作为对照，鱼腥藻生长在标准培养基中，或者在环境空气中，或者在相同的低压人工大气中
蓝细菌在所有条件下都生长良好，包括在低压下富含氮和二氧化碳的混合物的浮土中
不出所料，它们在为蓝细菌优化的标准培养基上比在火星全球模拟环境中生长得更快
但这仍然是一个重大的成功:虽然标准培养基需要从地球进口，但浮土在火星上无处不在
“我们想利用火星上现有的营养资源，而且仅限于此，”维瑟克斯说
将干燥的鱼腥藻生物质磨碎，悬浮在无菌水中，过滤，并成功地用作大肠杆菌生长的基质
大肠杆菌，证明可以从中提取糖、氨基酸和其他营养物质来喂养其他细菌，这些细菌不那么顽强，但却是久经考验的生物技术工具
比如E
大肠杆菌比鱼腥藻更容易在火星上生产鱼腥藻不能生产的食品和药物
研究人员得出结论，固氮、产氧的蓝细菌可以在受控条件下在低压下在火星上高效生长，只需使用当地成分
管道的进一步改进 这些结果是一个重要的进步
但作者警告说，进一步的研究是必要的:“我们希望从这个概念证明发展到一个可以在火星上有效使用的系统，”维尔瑟说
他们建议微调压力、二氧化碳和氮的最佳生长组合，同时测试其他蓝细菌属，也许是为太空任务量身定制的基因
火星的培养系统也需要设计: “我们的生物反应器Atmos不是我们在火星上使用的培养系统:它是为了在地球上测试我们将在那里提供的条件
但是我们的结果将有助于指导火星耕作系统的设计
例如，较低的压力意味着我们可以开发一种更轻的结构，更容易运输，因为它不必承受内外之间的巨大差异。”
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