未来，由于科技的高速发展，地球将不再是人类唯一的居住场所。而火星，这个和地球极其相似的星球，成为了人类生息繁衍的又一个基地。

人们居住在火星上不必为没有土地种植农作物而担忧，因为在饭桌上，你会看到人造米、人造肉和人造蔬菜。这些食物富含高热量、高营养和高蛋白，吃了让你精神饱满，身体倍儿棒。同时，为了防止脂肪、热量的过度摄入，做饭机器人会 “严格把关”。

生活在火星上，人们将不再为地震、海啸、台风，这些自然灾害而苦恼。新式的建筑内有抗震的材料，同时有防水、抓地材料。当这些自然灾害来临时，房屋就会根据情况来启动保护装置，替换当前的材料。这样，当这些自然灾害来临时，人们就不用为此苦恼了。

上述场景是不是经常出现在科幻小说中，但在不久的未来这可能成为现实，因为科学家们早就已经开始了火星移民的研究。美国宇航局 “坚持不懈” 任务的成功证明，火星探索的时代已经来临。为了使人类在地球之外的存在成为现实，不仅要将人类送往遥远的太空，还要将他们安全地带回家园。这一设想面临的关键挑战是将航天器带回地球所需燃料的来源。

近日，来自乔治亚理工学院化学与生物化学学院的研究人员，提出了通过生物技术支持的原地资源利用 (bio-ISRU) 策略设计火星火箭推进剂的生物生产，并在 Nature Communications 上发表了题为 “Designing the bioproduction of Martian rocket propellant via a biotechnology-enabled in situ resource utilization strategy” 的研究论文。

（来源：研究论文）

生物系统可以将二氧化碳转化为化学物质，火星的二氧化碳含量是地球的 20 倍，占大气总压力的 95% 左右，为碳氢火箭推进剂的生产提供了良好的碳源。

事实上，科学家们已经提出利用自养生物生产燃料、材料和宇航员营养品。光合作用的蓝藻细菌将二氧化碳和阳光转化为生物量和化学物质，并作为副产品产生氧气，然而，在蓝藻中产生的化学物质的种类和产量比大肠杆菌或酿酒酵母要小几个数量级，而后者已经被广泛地用于化学生产。

（来源：研究论文）

自养生物除了可以捕获二氧化碳并将其转化为火箭推进剂，还可以为工程异养微生物提供原料来生产推进剂，例如酿酒酵母可以在不添加任何营养物质的情况下从蓝藻生物量中生产乙醇。

于是，该研究团队提出利用阳光、二氧化碳和火星水来生产一种火星特有的火箭推进剂 2,3 - 丁二醇。具体来说，蓝藻能捕获火星上的二氧化碳，并将其转化为单糖和关键营养物质，而工程菌会在一个连续的过程中将其转化为 2,3 - 丁二醇。

2,3 - 丁二醇是一种短链二醇，具有较高的热值和比脉冲，足以将微型飞行器从火星表面发射到低火星轨道。利用最先进的技术，该研究团队展示了在火星上生产 2,3 - 丁二醇的生物过程的可行性，并演化出清洁的氧气作为副产品，这和火箭发射一样，可以帮助维持人类殖民的其他方面。

（来源：研究论文）

用于 2,3 - 丁二醇生产的最先进的生物原地资源利用比化学原地资源利用策略少使用 32% 的电力，增加了 2.8 倍高的有效载荷质量，并产生 44 吨的氧气。这一研究将有助于解决目前太空旅行燃料的来源问题，促进未来的星际空间旅行。

参考资料：

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34697313/

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