Om het probleem van dorstige astronauten op Mars op te lossen, overweegt NASA een nieuw voorstel. Het agentschap zou een methode kunnen ontwikkelen om synthetische biologie te gebruiken om giftig perchloraat uit het ijs van Mars te verwijderen, waardoor het water in dat ijs geschikt wordt voor menselijke consumptie.
Als je genoeg avonturenromans hebt gelezen die zich in de woestijn afspelen, kom je vroeg of laat het clichématige plot tegen: onze held komt een waterpoel tegen, maar ontdekt dat deze gevuld is met giftige mineralen. Toekomstige astronauten zullen soortgelijke situaties op Mars tegenkomen. Dit zal echter eerder een veel voorkomend probleem dan een zeldzaam probleem zijn.
De boosdoener is een klasse verbindingen die perchloraten worden genoemd. Deze moleculen bevatten het ion CLO₄. Ze komen niet vaak voor op aarde omdat de zeer onstabiele omgeving van onze planeet, rijk aan water en zuurstof, de neiging heeft ze te vernietigen. Op Mars zijn de zaken anders. Als gevolg van een gebrek aan zuurstof en water, gekoppeld aan honderden miljoenen jaren van meedogenloze bombardementen op het oppervlak van Mars door harde ultraviolette en kosmische straling, is perchloraat in de grond en in het ijs onder het oppervlak gesijpeld.
Deze situatie heeft veel problemen veroorzaakt voor NASA en andere ruimtevaartorganisaties. Perchloraat is zeer corrosief en de vluchtige aard ervan veroorzaakte notoir onnauwkeurige resultaten bij experimenten om leven op NASA's Viking-landers te detecteren. Aanvankelijk werd gedacht dat micro-organismen op Mars verantwoordelijk waren voor de plotselinge toename van het vrijkomen van gassen. Dit is echter eenvoudigweg een chemische reactie die optreedt wanneer een waterige voedingsoplossing in contact komt met perchloraat in een grondmonster.
Voor astronauten is perchloraat geen goede zaak. Ze zouden al het water in het ijs van Mars ongeschikt maken om te drinken, gewassen te verbouwen of zelfs raketbrandstof te maken. Het is mogelijk om perchloraat te verwijderen met behulp van omgekeerde osmosemembranen of anionenuitwisselingstechnologie, maar de meeste methoden vereisen doorgaans uitgebreide apparatuur, energie en watervoorbehandeling.
De nieuwe aanpak die aan NASA wordt voorgesteld, is het gebruik van een zogenaamd regeneratief perchloraatreductiesysteem. Deze aanpak maakt gebruik van synthetische biologie om genetisch gemanipuleerde bacteriën te creëren die zich kunnen voeden met perchloraat en dit kunnen omzetten in zuurstof en chloride.
Bacteriën die dit kunnen, zijn niet nieuw. Daarom hoopt het onderzoeksteam de belangrijkste genen die de reactie katalyseren te extraheren en deze in Bacillus subtilis-stam 168 (die kan worden gebruikt voor ruimtevluchten) in te voegen, en vervolgens de reactie te controleren met een actieve promotor.
Volgens het onderzoeksteam is deze methode niet alleen schaalbaar, maar wordt ook perchloraat direct geëlimineerd, in plaats van het te filteren en vervolgens te verwerken.