Una delle tematiche più spesso utilizzate nella narrativa di genere, con riferimento alla famosa affermazione dell’autore Arthur C. Clarke, secondo cui “Qualunque tecnologia sufficientemente avanzata è indistinguibile nella magia” è l’ipotesi speculativa della costruzione di un sistema di nanomacchine auto-replicanti. Tematica fantascientifica (almeno per ora) che vede tale classe di congegni autonomi impiegati in ogni campo immaginabile, dall’agricoltura alla medicina, giungendo in certe circostanze a sovvertire nei fatti gli stessi limiti implicati dalla fisica e le leggi della natura. In modo particolarmente ricorrente nel campo della costruzione di macchine, apparati ed edifici, mostrati mentre sorgono letteralmente dal nulla, in seguito all’inserimento di una serie di semplici parametri da parte civiltà futuristica o l’organizzazione di turno. Visione, quest’ultima, tale da risultare particolarmente utile nel campo destinato a diventare progressivamente attuale dell’esplorazione spaziale, con riferimento all’eventuale costruzione di habitat in luoghi eccezionalmente inospitali, privi di risorse e/o distanti. Come Marte, ad esempio. La meta che vediamo al termine delle prossime decadi, o secoli di avanzamento nei campi dello scibile applicato a un significativo volo interplanetario, al termine del quale gli astronauti dovranno pur trovare un modo per sopravvivere nell’immediato, essendo tale luogo, come ben sappiamo, del tutto privo di materiali pronti all’uso, aria respirabile o rifugi fatta eccezione per profonde, inconoscibili caverne. Costituisce in tal senso produttiva convergenza, del primo tema e l’esigenza del secondo, l’approccio teorizzato a inizio di settembre in un articolo sulla rivista di biologia Chem Circularity, in cui un team di scienziati dell’Università di Hong Kong guidato da Ning Liu discute di una soluzione tanto pratica quanto precedentemente inesplorata. Riassumibile nella domanda: “Perché non mettere a frutto, successivamente all’approdo sul pianeta rosso e con l’ambizione di poterci costruire casa, qualcosa di vivente?”
Il piano d’utilizzo delle nanomacchine, avente come deriva catastrofista l’ipotesi della grey goo o gelatina grigia, ovvero l’inglobamento di ogni cosa situata sul cammino dello sciame senza fine, non sarebbe in fondo null’altro che una versione antropogenica dell’obiettivo ultimo di molti tipi di microrganismi, dai batteri ai microplasmi, fino a presenze maggiormente strutturate come le muffe pluricellulari ed i lieviti eucarioti. Ed è proprio con riferimento a quest’ultimi, che l’autore senior dello studio si è trovato a meditare un giorno sul processo chimico della frigo-essicazione e l’effetto che quest’ultimo potrebbe avere su di una miscela di materiali selezionati ad hoc. Così da diventare virtualmente impenetrabili dall’aria nonché termicamente resistenti, mantenendo un merito del tutto privo di precedenti: la capacità di replicarsi ed aumentare la compatta massa, ogni qual volta i coloni planetari dovessero trovarsi ad aver bisogno di una nuova stanza…
Il discorso rientra nella lunga storia dei sistemi ISRU (In-Situ Resource Utilization) paventati dalla NASA ed altre agenzie spaziali al fine di ridurre la quantità di materie prime che dovremmo incorporare nel calcolo della quantità di spinta necessaria al raggiungimento del delta-v, cifra capace di condurre a destinazione un’astronave marziana. Sostituendo l’utilizzo di poco convenienti pre-fabbricati con l’ingegnosa modifica dell’accumulo di regolite, minerali e terra morbida costituenti in larga parte la superficie calpestabile dei deserti e delle valli del quarto pianeta. Finalità tipicamente messa in relazione con il processo energeticamente dispendioso della sinterizzazione, mirato ad indurire tramite l’aumento della temperatura tale gestalt indivisa, fino all’ottenimento di mattoni indistruttibili e per definizione impossibili da riutilizzare altrove. Il che vedrebbe in posizione diametralmente opposta nello spettro del possibile la procedura teorizzata da Liu e colleghi, consistente nel perseguire l’indurimento del materiale locale mediante utilizzo di due ingredienti speciali: il tipo di gelatina utilizzato comunemente sul piano commerciale per applicazioni microbiologiche, ed una miscela che potremmo definire l’ingrediente segreto. Composta a sua volta da generose quantità di lievito Saccharomyces cerevisiae mescolato tramite l’ingegneria genetica con proteine altamente adesive, principale tra le quali prelevata direttamente dai mitili che sono soliti attaccarsi agli scogli degli ambienti marini. Ciò verso l’ottenimento di una sorta di collante in grado di auto-replicarsi, idealmente utilizzabile all’interno di un bioreattore alla temperatura di 37 gradi per l’ottenimento di una massa indivisibile e coesa. Da qui l’idea, già precedentemente esplorata in campo marziano, della fuoriuscita controllata del prodotto dalla testa mobile di una stampante tridimensionale per uso abitativo; idealmente capace di deporre il materiale, assieme alla sopra descritta miscela, nella forma necessaria alla creazione dell’insediamento per i coraggiosi coloni. Con alcuni significativi vantaggi, tra cui la possibilità di far moltiplicare autonomamente il lievito (come, per l’appunto, una nanomacchina) e la riciclabilità inerente del materiale da costruzione finale, visto il modo in cui una volta disgregato per compressione, esso tornerà di nuovo a consolidarsi per l’effetto instancabile dei microbi presenti al suo interno. Visione non del tutto campata in aria, quando si approfondisce esplorando l’effettiva prova pratica effettuata dal team, all’interno di un ambiente mantenuto artificialmente a −30 °C e 0,01 atmosfere, concepito per anticipare le condizioni dell’eponima destinazione finale. Ciò mediante la costruzione in scala di minuti modellini, della forma e dimensione approssimativa di un tappo di sughero, di quello che potrebbe un giorno diventare l’habitat della nostra prima provincia extraterrestre all’interno del Sistema Solare. Immagine capace di ricordare, a suo modo, la soluzione proposta nel progetto MARSHA della AI SpaceFactory, squadra vincitrice nel 2019 della 3D-Printed Habitat Challenge, incline a prevedere l’ideale casa marziana come una sorta di torre multi-piano dalla forma approssimativa di un uovo, meta effettivamente raggiungibile in base alla solidità strutturale del materiale ideato dagli scienziati di Hong Kong. Il che fornirebbe anche il piano tecnologico per la costruzione della stampante necessaria, non un mezzo semovente su terreno sconosciuto, bensì un più affidabile braccio meccanico montato su di un rover, capace di lavorare lungo il senso d’estrusione perpendicolare del solido edificio.
Soluzioni possibili a problemi senza precedenti, così come il progetto stesso della compattazione della regolite, che ha visto nell’ultima mezza decade la proposta di altri approcci innovativi precedenti a quello hongkonghese. Il più simile tra questi all’idea di Liu, descritto nello studio di Congrui Grace Jin della Texas A&M Engineering, selezionato nel 2023 dal NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) come vincitore di un finanziamento di 175.000 dollari, basato sull’impiego di cianobatteri diazotrofi e funghi filamentosi al fine di produrre carbonato di calcio. Lasciando in questo modo indietro l’alquanto inquietante predecessore dell’AstroCrete, collante architettonico sviluppato nel 2021 dall’Università di Manchester a partire da sostanze organiche basate sull’urina, il sangue e le lacrime degli astronauti. Di per se senz’altro replicabili, sebbene ad un costo biologico tutt’altro che insignificante e con importanti limiti alla scalabilità.
Laddove il lievito, come qualsiasi altra forma di fungo, rappresenta quanto di più simile esista effettivamente al perseguimento dell’obiettivo della gelatina grigia: replicazione sostenibile e indefessa, anche nelle circostanze più inaccessibili o difficoltose. Benché lo stesso team di Liu sia rapido ad ammettere come ad oggi nessuno possa dirsi del tutto certo della capacità del Saccharomyces cerevisiae di sopravvivere in condizioni marziane. Un ostacolo il cui superamento potrebbe rivelarsi difficoltoso. Così come l’applicazione pratica, in prima battuta, della sua visionaria idea.
Per approfondire: Engineered living building material for low-energy construction on Mars – Ning Liu et al.
