미생물을 이용해 화성 벽돌 만든다?

(Space bricks developed from Martian soil simulant using slurry-casting method. Credit: Nitin Gupta)

인도 우주 연구소(Indian Space Research Organization (ISRO))의 과학자들이 인도 우주국(Indian Institute of Science (IISc))의 연구팀과 함께 박테리아를 이용해 화성의 토양을 원하는 형태의 벽돌로 만드는 방법을 개발했습니다.

화성의 토양은 지구와 비슷하게 미생물과 유기물이 풍부한 흙이 아니라 운석 충돌과 풍화에 의해 만들어진 미세한 암석과 모래인 레골리스 (regolith) 입니다. 화성 표면에서 아주 쉽게 구할 수 있는 물질이기 때문에 과학자들은 이 물질을 우주 기지의 건설 재료로 사용하기 위한 연구를 활발히 진행하고 있습니다.

하지만 모의 화성 토양으로 만든 벽돌은 여러 가지 면에서 건설 자재로 그냥 사용하기에 강도나 내구성에 문제가 있습니다. 연구팀은 이 문제를 개선하기 위해 스포로사르시나 파스테우리 (Sporosarcina pasteurii)라는 박테리아와 요소 (urea), 그리고 염화 니켈 (nickel chloride, NiCl2)을 추가했습니다. 단순히 레골리스를 굳힌 게 아니라 슬러리 형태의 주물을 만드는 방식 (slurry-casting method)으로 더 단단한 벽돌을 만들기 위한 것입니다.

뭔가 엉뚱한 구성 같지만 각각의 역할이 있습니다. 박테리아는 화성 환경에서 수일에 걸쳐 요소를 분해한 후 암석에 있는 칼슘을 이용해 탄산칼슘을 결정과 접착제 같은 폴리머를 분비합니다. 미생물의 더 중요한 역할은 벽돌에 생기는 수많은 작은 구멍에 스며들어 메워준다는 것입니다. 덕분에 벽돌을 여러 가지 형태로 만들어도 매우 튼튼한 기계적 성질을 지닙니다. 염화 니켈은 철 성분이 지나치게 많은 화성 흙에서 미생물을 잘 자리게 만드는 역할입니다.

연구팀은 이 기술을 화성 환경과 유사한 모의 환경을 만드는 MARS (Martian AtmospheRe Simulator)에서 테스트 했습니다. 물론 지구 미생물을 화성에 퍼트리는 것은 신중히 결정할 문제이지만, 만약 화성에 유인 기지와 식민지를 건설하기 위해서는 현지 자원을 가장 효과적으로 사용할 수 있는 방법을 찾아야 할 것입니다.

참고

https://phys.org/news/2022-04-bacteria-settlements-mars.html

Rashmi Dikshit et al, Microbial induced calcite precipitation can consolidate martian and lunar regolith simulants, PLOS ONE (2022). DOI: 10.1371/journal.pone.0266415

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