Een groot deel van het oppervlak van Mars is bestrooid met fijnkorrelige materialen die het gesteente eronder verbergen. Die regoliet zou van pas kunnen komen bij het maken van Martiaanse stenen om structuren op te bouwen. In deze scène, je kunt het gesteente echt zien, behalve als het bedekt is met zand ... NASA/JPL-Caltech/Univ. van Arizona

Om echt een multiplanetaire soort te worden, de mensheid zal moeten leren om de lokale hulpbronnen te gebruiken op welke buitenaardse wereld we ook willen bewonen. In het geval van Mars, dat betekent het bouwen van gebouwen uit bakstenen vervaardigd met materiaal van Mars.

De eerste menselijke missie naar de rode planeet - waarschijnlijk NASA's reis gepland voor ergens in de jaren 2030 - zal waarschijnlijk een kortetermijnmissie zijn met de meeste componenten voor een tijdelijke habitat die op aarde wordt gebouwd en naar Mars wordt verscheept voordat astronauten zelfs maar landen. Zoals de noodlottige Mars-buitenpost van Mark Watney in "The Martian, "cilinderachtige door de aarde gemaakte habitats zullen waarschijnlijk de eerste keuze zijn.

Maar als we permanent op Mars willen leven, we zullen moeten leren "van het land te leven" en in-situ materialen vinden die kunnen worden gebruikt om een ​​groeiende kolonie te bouwen.

"Eventueel, wanneer mensen Mars bevolken, we zullen lokale bouwmaterialen moeten vinden ... je kunt niet alles vanaf de aarde verzenden, " zegt professor Yu Qiao, een materiaalwetenschapper die werkt aan de Universiteit van Californië, San Diego (UCSD) en een deel van het team dat zojuist over het onderwerp heeft gepubliceerd in het open-access tijdschrift Scientific Reports.

Qiao werkt aan de ontwikkeling van een belangrijk onderdeel van de beschaving die we hier op onze planeet als vanzelfsprekend beschouwen. Hij probeert manieren te vinden om gemakkelijk stenen te maken die als basis voor constructie op Mars kunnen worden gebruikt. en hij heeft een unieke methode ontdekt die deze taak verrassend gemakkelijk kan volbrengen met slechts één ingrediënt.

"Als je naar de aarde kijkt en hoe de beschaving begon, we begonnen met het bouwen van lemen huizen... dus ik denk dat het vrij logisch is, tenminste in de vroege stadia van de kolonisatie van Mars, als we de bodem van Mars in bouwstenen kunnen veranderen, " Qiao vertelt HowStuffWorks.

De bodem van Mars staat bekend als regoliet - een zeer fijne, roestkleurig materiaal dat de hele planeet bedekt. Gevormd na eeuwenlange meteorietinslagen, deze kleine korrels creëren de beroemde duinvelden van Mars en worden hoog in de atmosfeer geblazen, soms tot wereldwijde stofstormen.

Hoewel regolith al eerder werd gezien als potentieel bouwmateriaal voor stenen, de veronderstelling was dat het gemengd zou moeten worden met een op polymeer gebaseerde chemische stof om het losse materiaal te binden om een ​​vast blok te vormen. Vervolgens, eenmaal gemengd - zoals het water en de grond die modderstenen vormen - kunnen deze Mars-stenen vervolgens in een oven worden gebakken om ze stevig te maken.

Onderzoekers onderzochten de sterke punten van de stenen en ontdekten dat zelfs zonder wapening, ze zijn sterker dan gewapend beton. Je kijkt naar een monster nadat het getest is tot het punt van falen. Brian J. Chow en Yu Qiao

Wetenschappers dachten oorspronkelijk dat het bouwen van deze stenen energie-intensief zou zijn - waarschijnlijk een door kernenergie aangedreven oven, een zwaar stuk kit dat op aarde zou moeten worden ontwikkeld en naar Mars zou moeten worden gelanceerd. Qiao, echter, heeft ontdekt dat hij alleen maar druk hoeft uit te oefenen om de steen te maken, ongeveer het equivalent van een hamer van 10 pond (4,5 kilogram) die ongeveer 3 voet (1 meter) valt. Geen verwarming en geen oven nodig.

Aangezien we momenteel geen echte Mars-regoliet hebben om op te experimenteren, Qiao en zijn team gebruikten een Mars-simulant - een door NASA ontwikkeld materiaal dat de bekende chemische samenstelling en korrelgrootte van het echte werk dicht benadert. Leren van zijn ervaringen met experimenten uitgevoerd op maanregoliet in eerder werk met NASA, Qiao realiseerde zich dat er niet zoveel van het polymeerbindmiddel nodig zou zijn om de Mars-stenen te maken. Maar door zijn onderzoeken, hij ontdekte iets vreemds.

"Dus, we begonnen met 6 procent bindmiddel voor Mars-bodemsimulant - het werkte geweldig, ", zegt Qiao. "Toen hebben we het teruggebracht tot 4 procent, werkte nog, toen verlaagd naar 2 procent ... en toen 1 procent en het werkte nog steeds! Toen zeiden we:'Wacht even. Wat is hier aan de hand?'"

Qiao had iets vreemds ontdekt over de regolith-simulant zelf - door alleen druk uit te oefenen op een monster, het materiaal zou vanzelf samensmelten zonder toegevoegd polymeerbindmiddel!

"Toen realiseerden we ons dat er iets fundamenteel interessants is aan het simulantmateriaal zelf, " zei Qiao met enige opwinding. "We geloven dat [het bindende effect] wordt veroorzaakt door het ijzeroxide - de reden waarom Mars er roodachtig uitziet - en het lijkt erop dat dit hier het bindmiddel is."

Natuurlijk, Qiao waarschuwt, dit is een simulatie waaraan hij werkt. We zullen niet weten of de echte Mars-regoliet op dezelfde manier reageert totdat we fysiek naar Mars gaan of een monster naar de aarde terugbrengen.

Onderzoekers hebben Mars-simulant onder druk samengeperst in een cilindrische, flexibele rubberen buis. Zo zag het resultaat van het experiment eruit voordat het in bakstenen werd gesneden. Brian J. Chow en Yu Qiao

Momenteel, Het team van Qiao heeft alleen kleine materiaalmonsters ter grootte van een muntstuk geproduceerd, maar deze tests hebben bewezen dat het materiaal erg sterk is - sterker dan met staal gewapend beton. De volgende test zou zijn om het experiment op te schalen om grotere monsters te produceren. En als grotere stenen met deze methode kunnen worden gefabriceerd en als de echte Mars-regoliet op dezelfde manier bindt als deze experimenten voorspellen, onze toekomstige Mars-kolonie heeft een aantal behoorlijk interessante constructie-opties.

Hij stelt zich voor dat toekomstige Mars-kolonies een geautomatiseerd voertuig voor het verzamelen van regolieten hebben dat het losse materiaal opschept en het in afzonderlijke stenen verdicht terwijl het reist - zoals een maaidorser die hooibalen van een veld maakt.

"De andere richting is dat je de grond laag voor laag in de structuur legt en laag voor laag verdicht, "zegt Qiao. "Dus, op deze manier kun je grootschalige constructies bouwen zonder stenen te maken - een beetje zoals additive manufacturing." Dit zou een beetje lijken op 3D-printen, maar zonder printer – alleen een compactor.

Wat betreft het toetreden tot de eerste Mars-kolonisten om toezicht te houden op de eerste Mars-stenen bouwwerken, Qiao weet het niet zo zeker.

"Ik weet niet zeker of ik die reis zou overleven! Maar ik zou heel blij zijn om de metselaar te zijn voor die dappere mensen, " hij zegt.