NASA正研究如何在外星球修建“真菌屋”_風聞

原創：牧夫天文

原作：Frank Tavares

翻譯：賀柏翔

校對：牧夫校對組

編排：賀柏翔

後台：庫特莉亞芙卡 李子琦

原文鏈接： 

https://www.nasa.gov/feature/ames/myco-architecture

科幻小説經常想象着我們在火星，或者其他星球上的未來生活——機器化的控制、充滿金屬質感的城市、在紅色沙丘上升起的飛車。但是現實可能更加與眾不同，甚至可以更“環保”。比如，為了取代金屬和玻璃建材搭建居住艙的傳統方式，NASA正在探索從真菌中“生長”出房屋結構的技術，用於建設未來在其他星球上的家園。同時，這種技術也可以服務於地球，滿足可持續化發展的需要。

位於加利福尼亞州硅谷美國宇航局艾姆斯研究中心（Ames Research Center）的真菌建築（myco-architecture）項目，正在致力於開發在月球，火星以及其他待探索星球中“生長”出居住艙的技術。這個技術最重要之處在於：真菌，以及構成真菌主要部分的不可見的地下絲狀體，菌絲。

“目前，火星傳統的居住艙設計就像一隻海龜，揹負着我們的家園——雖然可靠，但是耗費了過多的能源，”早期項目的首席研究員羅斯柴爾德（Lynn Rothschild）這樣解釋道。“而如果應用新的技術，當我們到達那裏時，就可以直接利用菌絲體自行生長的居住艙，無疑節省了大量有用的資源。”

一名研究人員拿着一個裝有菌絲的培養皿，菌絲是構成真菌的主要部分的地下絲狀體，生長在模擬的火星土壤中

credit: NASA/Ames Research Center/Lynn Rothschild

最終，該項目展望了人來探索的未來——探險者可以利用輕質材料和休眠期的真菌，建造一個緊湊的生活空間，並在前往火星或其他行星的長期旅途中持續使用。在到達目的地後，通過展開基本結構和加水，使真菌能夠圍繞在這個框架周圍生長，並最終成為一個功能齊全的人類居住艙。當然，所有這些都被安全地限制在居住艙內，以避免污染火星環境。

這項研究得到美國宇航局創新先進概念項目(NASA Innovative Advanced Concepts program)的支持，它是合成生物學領域的一部分，即研究如何把生命本身作為技術（如本例中為真菌）。我們在火星上“種植”出可以利用的居住地之前還有很長一段路要走，但早期的研究正在進行，以證明這一創造性解決方案的潛力。所有的工作都將從真菌實驗開始。

如圖是用生長兩週的菌絲體製成的凳子，下一步是烘烤的過程，以得到一件乾淨實用的傢俱。真菌建築的設計目標不僅包含“生長”出居住艙，還包括其中的傢俱。

Credits: 2018 Stanford-Brown-RISD iGEM Team

生活中的真菌

真菌是一類產生孢子的有機體，例如麪包或啤酒中的酵母菌、沙拉中的蘑菇。如果讓沙拉在冰箱中放置太久，則可能會滋生黴菌，甚至會產生青黴素等抗生素。

但是你可能沒見過真菌的重要組成——菌絲體。這些微小的絲狀體以極高的精度構建出複雜的結構，並連接成更大的結構，就像蘑菇一樣。在適當的條件下，它們可以被誘導製成新的結構——從類似於皮革的材料到火星居住艙的建築材料。

實驗室中製成的青黴素也源自真菌的一種

Credit：cell

生活在月球和火星上

為未來的宇航員創造一個宜居的家園，意味着要做的不僅僅是蓋一個屋頂，更要滿足所有的基本需求，就像在地球上一樣，更何況他們還要面臨生活在一個遙遠世界惡劣環境中的嚴峻挑戰。

真菌建築項目不僅僅是設計一個外殼——它是設計一個家。這個家不僅僅是一堵牆，它有自己的生態系統，有各種各樣的生物以及它要保護的人類。

就像宇航員一樣，真菌菌絲也需要呼吸和進食。而藍藻細胞則可以滿足這樣的需求——通過光合作用將太陽能和二氧化碳轉化為氧氣和真菌的養料。

使用菌絲體、生活垃圾、木屑製成的磚塊，類似材料可以用於在月球和火星上建造生活艙

Credits: 2018 Stanford-Brown-RISD iGEM Team

整個居住的房間分為三層，最外層凍結的水冰（這些冰可以來自月球或火星的土壤資源）有效地阻隔宇宙輻射，並會向下滴落到第二層——藍藻細胞。這一層可以吸收這些水分，利用穿過冰層的外部光線進行光合作用，為宇航員製造氧氣，也為最後一層的真菌提供營養。

最後一層由菌絲體長成，構成堅固的房屋，它首先在一個封閉的環境中被激活生長，然後再將其烘烤至死，這樣不僅保留了菌絲的完整結構，也確保沒有任何生命污染火星，即使一些菌絲以某種方式逃脱了，它們的基因也會被改變，無法在居住艙之外生存。

將合成生物學帶回地球

但這僅僅是個開始。菌絲還可用於過濾水源，並從廢水中提取礦物質，除此之外，羅斯柴爾德實驗室正在進行的項目還包括：生物發光照明、濕度調節，甚至自生居住艙的自我修復。由於地球上約40%的碳排放來自建設建築，人們對可持續和經濟適用房的需求也在不斷增長。

羅斯柴爾德説:“我們在太空探索時，可以比在地球上更自由地試驗新的思想和新的材料。在這些原型被設計用於其他世界之後，我們可以把它們帶回我們的世界。”

月球和火星的惡劣環境需要新的生活方式——種植房屋而不是建造房屋，從污水中而不是岩石中開採礦物，但當我們轉向自然世界的精巧系統，我們完全可以設計出綠色和可持續的解決方案。無論是在遙遠的世界，還是在我們不斷變化的地球上，真菌都能讓我們勇敢地走向未來。

『天文時刻』 牧夫出品

微信公眾號：astronomycn

好奇號

Credit：NASA

説明: 有時候，就連火星車也會停下來看風景。比如，在去年的11月底，好奇號火星車就停下腳步並拍下這片精采的火星景觀。其中，特別值得注意的是正前方的中丘（Central

Butte），它是好奇號在拍下這片景觀前數天，才剛造訪過的不尋常平頂山丘。中丘右側的遠方山峯，是好奇號目前正在探索的蓋爾坑中心處——高約5公里的夏普山。覆蓋着硫酸鹽的夏普山，在這幅經過紅光濾鏡處理的上色影像裏看來極為明亮。在影像左緣浸在黝黑影子裏的是薇拉魯賓嶺的南坡，先前好奇號曾探索過這個高地。在薇拉魯賓嶺和中丘之間，可見到好奇號前行到這片視野外所留下的車轍。