火星載人任務計劃在2040年代逐步推進，一個現實難題擺在眼前：人類如何在火星建立長期居住的庇護所？火星表面平均溫度低至零下63℃，大氣壓僅為地球的0.6%，傳統方案依賴地球運輸建材的成本高得驚人。每公斤物資的運費高達數萬美元，建造100平方米的房屋僅材料費用就可能突破數億美元，即便是財力雄厚的航天機構也需慎重權衡。
米蘭理工大學近期在《微生物學前沿》發表的研究提出創新方案：利用微生物在火星就地構建建筑。研究團隊聚焦兩種微生物——巴氏芽孢桿菌與色球藻，通過分工協作實現“生物建造”。巴氏芽孢桿菌扮演“黏合劑”角色，其代謝過程可將尿素分解為碳酸根離子，與火星風化層中的鈣、鎂離子結合生成碳酸鈣晶體，將松散沙粒固化成類似混凝土的硬質材料。南京大學此前實驗顯示，經該菌處理的砂土硬度可達2-5兆帕，接近低標號混凝土標準。
色球藻則承擔“環境調節”與“能源供應”雙重任務。這種微生物能在火星95%二氧化碳的大氣環境中進行光合作用，持續釋放氧氣為巴氏芽孢桿菌提供“燃料”，同時分泌的聚合物可在材料表面形成保護膜。這層膜既能鎖住水分防止干燥，又能抵御火星強烈的紫外線輻射，為微生物創造穩定的工作環境。研究團隊設計的“生物建造流水線”分為三步：首先由機器人采集火星風化層，混合細菌孢子、水與營養液制成漿料；隨后通過3D打印機逐層堆砌，色球藻在打印過程中同步形成保護膜；最終經過7-10個火星日（約地球時間同等周期），材料硬度即可達到實用標準。
盡管技術前景廣闊，實際落地仍面臨多重挑戰。當前實驗均基于火星風化層模擬物，真實火星土壤的化學成分與顆粒結構可能影響微生物效能。NASA原計劃通過樣本返回任務獲取真實火星土壤，但該任務已多次推遲，具體時間表尚未明確。火星重力僅為地球的0.38倍，國際空間站的微重力實驗顯示細菌膜厚度會發生變化，這種“半重力”環境對晶體生長的影響尚未可知。火星晝夜溫差可達90℃，實驗室恒溫條件與極端現場環境的差異，可能要求為微生物配備專門的溫控裝置。
該技術還引發行星保護爭議。《外層空間條約》禁止對其他天體造成“有害污染”，但“有害”的定義尚未明確。若地球微生物破壞火星潛在原生生態系統，責任歸屬難以界定。研究團隊呼吁建立國際規范，建議先在小范圍內驗證技術可行性，待倫理問題明確后再推進大規模基地建設。技術協同方面，NASA的空間技術計劃、歐洲航天局的樣本返回任務與SpaceX的星艦運輸系統需形成合力，同時基因編輯技術或可增強微生物的耐寒、耐饑能力。
從科學價值看，色球藻在火星極端環境下的生存機制，可能為尋找火星古代生命提供線索。若火星遠古生命存在，其適應方式或許與色球藻類似。這項技術若成功應用，將大幅降低火星探索成本，為人類星際移民開辟新路徑。盡管重力、溫差、行星保護等難題亟待解決，但正如人類航天史所證明的，突破往往始于看似天馬行空的設想。
