Gran parte della superficie di Marte è spolverata di materiali a grana fine che nascondono il substrato roccioso sottostante. Quella regolite potrebbe tornare utile per fabbricare mattoni marziani per costruire strutture. In questa scena, puoi effettivamente vedere il substrato roccioso tranne dove coperto dalla sabbia ... NASA/JPL-Caltech/Univ. dell'Arizona

Per diventare veramente una specie multiplanetaria, l'umanità dovrà imparare a usare le risorse locali su qualunque mondo alieno scegliamo di abitare. Nel caso di Marte, ciò significa costruire edifici con mattoni fabbricati con materiale marziano.

La prima missione umana sul pianeta rosso - probabilmente il viaggio della NASA pianificato per qualche tempo negli anni 2030 - sarà probabilmente una missione a breve termine con la maggior parte dei componenti per un habitat temporaneo costruito sulla Terra e spedito su Marte prima ancora che gli astronauti atterrino. Come lo sfortunato avamposto marziano di Mark Watney in "The Martian, "Gli habitat simili a cilindri prodotti dalla Terra probabilmente saranno la prima scelta.

Ma se dobbiamo vivere permanentemente su Marte, dovremo imparare a "vivere della terra" e trovare materiali in situ che possono essere usati per costruire una colonia in crescita.

"Infine, quando gli esseri umani popolano Marte, dovremo trovare materiali da costruzione locali... non puoi spedire tutto dalla Terra, "dice il professor Yu Qiao, uno scienziato dei materiali che lavora presso l'Università della California, San Diego (UCSD) e parte del team che ha appena pubblicato sull'argomento sulla rivista ad accesso libero Scientific Reports.

Qiao sta lavorando allo sviluppo di una componente chiave della civiltà che diamo per scontata quaggiù sul nostro pianeta. Sta cercando di trovare modi per fabbricare facilmente mattoni che sarebbero usati come base per la costruzione su Marte, e ha scoperto un metodo unico che potrebbe svolgere questo compito in modo sorprendentemente facile con un solo ingrediente.

"Se guardi la Terra e come è iniziata la civiltà, abbiamo iniziato costruendo case di fango... quindi immagino sia abbastanza logico, almeno nelle prime fasi della colonizzazione di Marte, se riusciamo a trasformare il suolo marziano in blocchi da costruzione, " Qiao racconta HowStuffWorks.

Il suolo di Marte è noto come regolite, un terreno molto fine, materiale color ruggine che ricopre tutto il pianeta. Formata dopo eoni di impatti di meteoriti, questi minuscoli granelli creano i famosi campi di dune di Marte e vengono soffiati in alto nell'atmosfera, a volte creando tempeste di polvere globali.

Sebbene la regolite sia stata considerata in passato come potenziale materiale da costruzione in mattoni, il presupposto era che avrebbe dovuto essere miscelato con una sostanza chimica a base di polimeri per legare il materiale sciolto per formare un blocco solido. Quindi, una volta mischiati, come l'acqua e il terreno che creano mattoni di fango, questi mattoni di Marte potrebbero essere cotti in un forno per renderli solidi.

I ricercatori hanno studiato i punti di forza dei mattoni e hanno scoperto che anche senza armature, sono più resistenti del cemento armato. Stai guardando un campione dopo che è stato sottoposto a test fino al punto di fallimento. Brian J. Chow e Yu Qiao

Gli scienziati inizialmente pensavano che la costruzione di questi mattoni sarebbe stata ad alta intensità energetica, probabilmente richiedendo un forno a propulsione nucleare, un pezzo pesante di kit che avrebbe bisogno di essere sviluppato sulla Terra e lanciato su Marte. Qiao, però, ha scoperto che ha solo bisogno di fare pressione per creare il mattone, all'incirca l'equivalente di un martello da 10 libbre (4,5 chilogrammi) che cade di circa 3 piedi (1 metro). Nessun riscaldamento e nessun forno richiesto.

Poiché attualmente non abbiamo alcuna vera regolite di Marte su cui sperimentare, Qiao e il suo team hanno utilizzato un simulante di Marte, un materiale sviluppato dalla NASA che si avvicina molto alla composizione chimica nota e alla dimensione dei grani della cosa reale. Imparando dalle sue esperienze con esperimenti condotti sulla regolite lunare in precedenti lavori con la NASA, Qiao si rese conto che non sarebbe stato necessario tanto agente legante polimerico per creare i mattoni di Marte. Ma attraverso le sue indagini, ha scoperto qualcosa di strano.

"Così, abbiamo iniziato con il 6% di legante al simulante del suolo di Marte:ha funzionato alla grande, " dice Qiao. "Poi l'abbiamo ridotto al 4%, funzionava ancora, poi l'ho ridotto al 2 percento... e poi all'1 percento e ha funzionato ancora! Poi abbiamo detto:'Aspetta un attimo. Cosa sta succedendo qui?'"

Qiao aveva scoperto qualcosa di strano sul simulante della regolite stesso:applicando solo una pressione su un campione, il materiale si fonderebbe da solo senza legante polimerico aggiunto!

"È stato allora che ci siamo resi conto che c'è qualcosa di fondamentalmente interessante nel materiale simulante stesso, " ha detto Qiao con una certa eccitazione. "Crediamo che [l'effetto legante] sia causato dall'ossido di ferro - il motivo per cui Marte sembra rossastro - e sembra che sia l'agente legante qui".

Certo, Qiao avverte, questo è un simulante su cui sta lavorando. Non sapremo se la vera regolite di Marte reagirà allo stesso modo finché non andremo fisicamente su Marte o restituiremo un campione sulla Terra.

I ricercatori hanno compattato il simulante di Marte sotto pressione in un cilindro cilindrico, tubo di gomma flessibile. Ecco come appariva il risultato dell'esperimento prima di essere tagliato in mattoni. Brian J. Chow e Yu Qiao

Attualmente, Il team di Qiao ha prodotto solo piccoli campioni di materiale delle dimensioni di una moneta, ma questi test hanno dimostrato che il materiale è molto resistente, più forte del cemento armato. Il prossimo test sarebbe quello di ampliare l'esperimento per produrre campioni più grandi. E se i mattoni più grandi possono essere fabbricati usando questo metodo e se la vera regolite di Marte si lega in modo simile a come prevedono questi esperimenti, la nostra futura colonia su Marte ha alcune opzioni di costruzione piuttosto interessanti.

Immagina che le future colonie di Marte potrebbero avere un veicolo di raccolta automatizzato della regolite che raccoglie il materiale sfuso e lo compatta in singoli mattoni mentre viaggia, come una mietitrebbia che crea balle di fieno da un campo.

"L'altra direzione è mettere i terreni nella struttura strato dopo strato e compattarla strato dopo strato, " dice Qiao. "Allora, in questo modo puoi costruire strutture su larga scala senza produrre mattoni, una specie di produzione additiva." Sarebbe un po' come la stampa 3D, ma senza stampante, solo un compattatore.

Per quanto riguarda l'adesione ai primi coloni di Marte per supervisionare le prime strutture in mattoni di Marte, Qiao non è così sicuro.

"Non sono sicuro che sopravviverei a quel viaggio! Ma sarei molto felice di essere il fabbricante di mattoni per quelle persone coraggiose, " lui dice.