火星移民的梦想随着科学技术的不断进步逐渐成为现实，但在遥远火星环境中如何高效、可持续地构建居住与工作空间，一直是科研界面临的重大挑战。传统的将建筑材料从地球运往火星的方式，因成本和物流限制备受质疑，因而科学家们迫切寻找利用火星本地资源自主制造建筑材料的可行方案。位于美国得克萨斯州的德州农工大学工程技术学院的研究团队，近期在这方面取得了革命性的进展，他们研发出一种基于合成地衣的自主生长建筑材料系统，结合3D打印技术，打造适合火星环境的建筑结构。合成地衣是一种模仿自然地衣生态系统的人工合成微生物群落，由不同功能的生物种类协同作用。该团队利用了异养丝状真菌和光合固氮蓝细菌的协同互惠关系，实现了微生物自我维系和建材制造的完全自主化。蓝细菌能够通过光合作用固定大气中的二氧化碳和氮气，转化为有机营养物质和氧气，支持真菌的生存繁衍，同时促进碳酸盐离子的产生，有利于矿物质沉积。
真菌的丝状结构不仅作为生物黏合剂，绑定了火星类地壤的尘埃和矿物颗粒，还为生物矿物化过程提供有利界面，促进结晶和材料的固结。两者均分泌生物高分子，提高了颗粒间的粘结力和整体结构的稳定性。这种多物种合成社区设计解决了以往单一菌株生物技术中营养和环境耐受度受限、需持续外部干预等难题。系统仅需火星土壤模拟物、空气、光照和无机液体介质即可维持生长，完全不依赖人类直接管理，极大提升了未来火星建筑自主性和可操作性。该技术的研究成果近期发表于《制造科学与工程杂志》，并获得NASA创新先进概念计划资助，显示了其在未来深空探索、火星定居等领域的巨大应用潜力。研究团队还在积极研发火星土壤墨水，使得合成地衣生物材料可通过直接喷墨打印技术3D成型，实现建筑物、居住模块甚至家具的自动制造。
该技术不仅解决了火星建筑材料供给的难题，更为人类跨星球生存开辟了新路径。有别于传统以矿物结合剂为核心的火星建筑技术，合成地衣系统以生物矿化为机理，具备高度的环境适应力和自我修复能力，可有效抵御火星极端紫外线辐射和温度变化。此项目由助理教授金聪瑞·格雷斯领导，团队成员涵盖来自内布拉斯加大学林肯分校的多位专家，充分体现了跨学科合作的重要性。在地球极端环境如干旱、寒冷高原和沙漠，类似微生物共生体也展现出强大的精准环境适应性，这为合成地衣在火星建造利用上提供了坚实的生物学基础。未来随着火星探测任务的深入，如何实现无人自主施工成为关键。利用本地资源、依赖生物系统的自主生长材料，不仅降低了载荷发射成本，也极大提升了工程效率和灵活性。
科研团队正计划将技术原型推向更大规模的实践，结合火星环境模拟设施进行测试，并探索进一步优化微生物稳定性与结构力学性能的方法。该系统也为地球极端环境建筑科学提供了创新思路，如在荒漠化、灾害区域的快速搭建绿色基础设施。综合来看，德州农工大学团队提出的合成地衣自主生长建筑技术，在火星探索和太空定居领域具有开创性意义。它标志着生物制造与空间资源利用技术的深度融合，助力人类实现在外星球长期居住的梦想。未来，随着这类生物合成技术逐步实现工程化、产业化，火星家的建设或将不再是科幻，而是切实可行的技术现实。
