Mycket av Mars yta är dammat med finkorniga material som döljer berggrunden under. Den regoliten kan vara till nytta för att få marsstenar att bygga strukturer. I denna scen, du kan faktiskt se berggrunden förutom när den är täckt av sand ... NASA/JPL-Caltech/Univ. från Arizona För att verkligen bli en multinationell art, mänskligheten måste lära sig att använda de lokala resurserna i vilken främmande värld vi än väljer att bo. När det gäller Mars, det innebär att bygga byggnader av tegel tillverkade av marsmaterial.
Det första mänskliga uppdraget till den röda planeten-förmodligen NASAs resa planerad någon gång på 2030-talet-kommer sannolikt att vara ett kortsiktigt uppdrag med de flesta komponenterna för en tillfällig livsmiljö byggd på jorden och skickad till Mars innan astronauterna ens landar. Som Mark Watneys ödesdigra Mars utpost i "The Martian, "cylinderliknande jordtillverkade livsmiljöer kommer sannolikt att vara det första valet.
Men om vi ska bo permanent på Mars, vi kommer att behöva lära oss att "leva av marken" och hitta material på plats som kan användas för att bygga en växande koloni.
"Så småningom, när människor fyller Mars, vi måste hitta lokala byggmaterial ... du kan inte skicka allt från jorden, "säger professor Yu Qiao, en materialvetare som arbetar vid University of California, San Diego (UCSD) och en del av teamet som just publicerade ämnet i tidskriften Scientific Reports.
Qiao arbetar med att utveckla en nyckelkomponent i civilisationen som vi tar för givet här på vår planet. Han försöker hitta sätt att enkelt tillverka tegelstenar som skulle användas som grund för konstruktion på Mars, och han har upptäckt en unik metod som kan utföra denna uppgift förvånansvärt enkelt med bara en ingrediens.
"Om du tittar på jorden och hur civilisationen började, vi började med att bygga lerahus ... så jag antar att det är ganska logiskt, åtminstone i de tidiga stadierna av koloniseringen av Mars, om vi kan förvandla marsjorden till byggstenar, "Qiao berättar för HowStuffWorks.
Mars jord kallas regolit - en mycket fin, rostfärgat material som täcker hela planeten. Bildad efter flera år av meteoritpåverkan, dessa små korn skapar Mars berömda sanddyner och blåses högt i atmosfären, ibland skapar globala dammstormar.
Även om regolith tidigare har setts som potentiellt tegelmaterial, antagandet har varit att det skulle behöva blandas med en polymerbaserad kemikalie för att binda det lösa materialet för att bilda ett fast block. Sedan, en gång blandat - som vatten och jord som skapar lera tegel - dessa Mars tegelstenar kan sedan bakas i en ugn för att göra dem fasta.
Forskare undersökte tegelns styrkor och fann att även utan armeringsjärn, de är starkare än stålarmerad betong. Du tittar på ett prov efter att det genomgått testning till den grad av misslyckande. Brian J. Chow och Yu Qiao Forskare trodde ursprungligen att konstruktion av dessa tegelstenar skulle vara energikrävande-troligen kräver en kärnkraftsugn, ett tungt kit som skulle behöva utvecklas på jorden och sjösättas till Mars. Qiao, dock, har funnit att han bara behöver utöva påtryckningar för att skapa tegelstenen, ungefär motsvarande en 10-pund (4,5 kilogram) hammare som tappar cirka 1 fot. Ingen uppvärmning och ingen ugn krävs.
Eftersom vi för närvarande inte har någon riktig Mars -regolit att experimentera med, Qiao och hans team använde en Mars -simulant - ett material som utvecklats av NASA och som nära närmar sig den kända kemiska sammansättningen och kornstorleken för den riktiga saken. Att lära av sina erfarenheter av experiment som utförts på månregolit i tidigare arbete med NASA, Qiao insåg att inte så mycket av det polymerbindande medlet skulle behövas för att skapa Mars -tegelstenarna. Men genom sina undersökningar, han upptäckte något konstigt.
"Så, vi började med 6 procent bindemedel till Mars jord simulant - det fungerade utmärkt, "säger Qiao." Sedan minskade vi det till 4 procent, arbetade fortfarande, sen minskade den till 2 procent ... och sedan 1 procent och det fungerade fortfarande! Sedan sa vi:'Vänta lite. Vad händer här?'"
Qiao hade upptäckt något konstigt med själva regolithsimulanten - genom att bara trycka på ett prov, materialet skulle smälta ihop av sig själv utan tillsats av polymerbindemedel!
"Det var då vi insåg att det finns något fundamentalt intressant med själva simulantmaterialet, "Sade Qiao med viss spänning." Vi tror att [bindningseffekten] orsakas av järnoxiden - anledningen till att Mars ser rödaktig ut - och det verkar som att det är bindemedlet här. "
Självklart, Qiao varnar, det här är en simulant han arbetar med. Vi vet inte om den riktiga Mars -regoliten reagerar på samma sätt förrän vi fysiskt går till Mars eller lämnar tillbaka ett prov till jorden.
Forskare komprimerade Mars -simulanten under tryck i en cylindrisk, flexibelt gummirör. Så här såg resultatet av experimentet ut innan det skars i tegel. Brian J. Chow och Yu Qiao För närvarande, Qiaos team har bara tagit fram små myntstorlekar av material, men dessa tester har visat att materialet är mycket starkt-starkare än stålarmerad betong. Nästa test skulle vara att skala upp experimentet för att producera större prover. Och om större tegelstenar kan tillverkas med denna metod och om den riktiga Mars -regoliten binder sig på samma sätt som hur dessa experiment förutsäger, vår framtida Mars -koloni har några ganska intressanta konstruktionsalternativ.
Han föreställer sig att framtida Mars -kolonier kan ha ett automatiskt regolithämtningsfordon som samlar upp löst material och komprimerar det till enskilda tegelstenar när det färdas - som en skördetröska som skapar höbalar från ett fält.
"Den andra riktningen är att du lägger jordarna i strukturen lager för lager och komprimerar det lager för lager, "säger Qiao." Så, på detta sätt kan du bygga upp storskaliga strukturer utan att producera tegel-ungefär som additiv tillverkning. "Detta skulle vara lite som 3D-utskrift, men utan skrivare - bara en komprimator.
När det gäller att gå med i de första Mars-kolonisterna som övervakade de första Mars-tegelbyggda strukturerna, Qiao är inte så säker.
"Jag är inte säker på att jag skulle överleva den resan! Men jag skulle vara mycket glad över att vara tegelmakare för de modiga människorna, " han säger.
