Magyar vállalkozás segíthet kizöldíteni a Marsot – Mátyás Bence projektjének tudományos háttere

Az RTL Klub üzleti showműsora, a negyedik évadánál járó Cápák között legutóbbi adásában rendkívüli eredmény született: az öt befektetőből három is befektetésre méltónak ítélte Mátyás Bence, talaj-mikrobiológus, asztrobiológus projektjét, és ajánlatot tettek, hogy rekordösszeggel, kétmillió euróval (750 millió forinttal) beszállnak a műsorban fölvázolt futurisztikus üzletbe. A 32 éves kutató egy meglehetősen egyedi tervvel érkezett: terraformáláshoz – azaz távoli bolygók földszerűvé alakításához – kifejlesztett termékcsalád kitalálójaként állt a műsor pénzemberei elé, akik némi tanakodás után arra jutottak, ha üzletileg is értelmezhető mindaz, amiről a fiatal feltaláló beszélt, akkor ennek számukra is van értelme.  

Mint az a pár perces előadásából kiderült, a Genesis Sustainable Future Kft. és a Genesis Analitycs Kft. űripari cégek alapítója, társalapítója, vezérigazgatója nem egy szalvétára felskiccelt merész ötlethez kért befektetést, hanem többszörös szabadalom- és védjegytulajdonosként egy alapkutatási szinten hét éve indult projekt felfuttatásában kínált középtávon jövedelmező részt. A projekt neve: Genesis 1:11 – avagy Teremtés 1.11. A név a Teremtés könyvére, egészen pontosan az Ószövetség 1. fejezetének 11. versére való hivatkozás: „Teremjen a föld zöldellő növényeket, amelyek termést hoznak, és fákat, amelyek magot rejtő gyümölcsöt teremnek a földön.”

A bibliai utalás akár a terraformálás mottója is lehet, ha a föld (Föld) szót behelyettesítjük egy arra alkalmas bolygó nevével, jelen esetben a Marssal. Merthogy a Cápák között új szezonjának második adásában a Mars terraformálásáról volt szó, a nézők (és maguk a befektetők is) pedig olyan fogalmakkal ismerkedhettek, mint asztrobiológia, stressztűrő növényfajok, regolit, mikrochip elektroforézis.

Bolygóközivé lesz holnapra a világ

De mi is az a terraformálás? Dióhéjban összefoglalva: élettelen bolygók földi életre alkalmassá tétele. A tudományos-fantasztikus művekből, filmekből ismert gyakorlat (emlékezzünk A bolygó neve: Halál légkörfeldolgozó állomásaira) egyelőre még csak hipotézis, ami egyaránt merít a sci-fi világából és konkrét tudományos kutatásokból. A terraformálás lehetősége már az egészen korai, 20. század eleji sci-fi irodalomban megjelent. 

A fantasztikus elképzelések után Carl Sagan, világhírű csillagász, tudományos ismeretterjesztő A Vénusz bolygó című 1961-es könyvében foglalkozott elsőként komolyan, mérnöki igénnyel, tudományos megalapozottsággal az ötlettel, hogy a Föld legközelebbi szomszédját miképp lehetne lakhatóvá tenni. Az elmúlt években – hála elsősorban Elon Musk kolonizációs víziójának, no meg az USA és Oroszország újra élesedő űrversenyének, amibe Kína és India, no meg Európa is beszállt – folyamatosan napirenden van a Mars, mint egy lehetséges terraformálás tárgya.

Miért a Mars?  

Igaz, hogy némileg távolabb kering tőlünk mint a Vénusz, de számos más tulajdonsága alkalmasabbá teheti a terraformálásra. Mindezek közül az egyik legfontosabb, hogy a kutatások szerint a Mars valaha a Földéhez hasonló légkörrel és vízkészlettel, hatalmas tengerekkel, óceánokkal bírt. Igaz, ezek java részét az évmilliók alatt elveszítette, nagy valószínűséggel elsősorban a bolygót a napszéltől védő mágneses mező legyengülése miatt. 

Jelenleg a Marsnak nagyon gyér, oxigént csak másfél ezrelékben tartalmazó légköre van, felszínén víz csak jég formájában található, a sarkokon, illetve mélyen a bolygó felszíne alatt, a marsi kéreg ásványaiban megkötve. A Mars terraformálásában a két legnagyobb, egymással összefüggő kihívás a légkör sűrűbbé, ember által belélegezhetővé tétele és a bolygó fagypont fölé felmelegítése, azaz olyan klimatikus viszonyok megteremtése, amikben relatíve otthonosan érezhetik magukat a jövő telepesei.  

Abban már elég régóta egyetértenek a szakemberek, hogy ezek a feladatok példátlan tudományos, társadalmi és gazdasági erőfeszítést és sosem látott nemzetek feletti összefogást igényelnek. 2022-ben járva úgy tűnik, hogy ha nagyon kis lépésekkel is, de már megindult ez a folyamat – bár nagyon sokan kételkednek abban, hogy sikerrel jár-e, vagy ha igen, akkor mikor, mennyire távoli jövőben válik lakhatóvá emberek számára a Mars.

Kis lépés az emberiségnek, hatalmas ugrás Mátyás Bencének

Ami a kis lépéseket illeti, Mátyás Bence projektje, a Genesis 1:11 a földihez hasonló légkör kialakításában vállalna komoly szerepet, amiről a 29 évesen professzori címet szerző, előtte már a NASA-val is dolgozó kutatóval kicsit bővebben is elbeszélgettünk.  

Mint a műsorban is elhangzott, a Genesis 1:11 növények telepítésével látna hozzá a Mars terraformálásához. Vannak ugyan olyan radikális elképzelések, hogy termonukleáris robbantásokkal gyorsan és hatékonyan lehetne a marsi légkört átalakítani, de a konszolidáltabb kutatók inkább azt javasolják, hogy inkább megfelelő növényzet elszaporításával kellene eleinte szén-dioxiddal, majd később oxigénnel a légkört dúsítani. Mátyás Bence ötlete ez utóbbiba illeszkedik: az RTL stúdiójában be is mutatott egy fékezőernyős rakétát, amiből több százat dobnának le egyszerre Starship méretű űrhajókból a kijelölt marsi területekre. Az önültetős szerkezet fejrésze fúróként működve a marsi talajba tudja plántálni a kapszulában utazó növényt, aminek fő feladata onnantól a túlélés.

A különböző űrügynökségek, mint a NASA, és jelentős magáncégek, például a SpaceX búraszerű építmények, dómok létrehozását tervezik, ahová beköltözhetnek majd az emberek. Velük ellentétben, a Genesis 1:11 elképzelése mellőzi a búrát: a tervük az, hogy a növények jóval közvetlenebbül lépnek majd kapcsolatba a Marsi környezettel.  

Teher alatt nő a zuzmó  

Egy Marson elültetett földi növénynek azonban nem lesz könnyű dolga. A Mars távolabb van a Naptól, ezért kevesebb fény jut el a felszínére. A Marson hideg is van, legalábbis a bolygó egyenlítőjétől távolabbi területeken többnyire jóval fagypont alatti a hőmérséklet, pláne az éjszakai órákban. A légkör nagyon ritkás, ráadásul főként szén-dioxidból áll, ami szintén kevéssé kedvez a földi növényeknek. Mindebből az következik, hogy – élettani szempontból – rendkívül igénytelen, hatalmas stressztűrésű növényeket kell kiválasztani a terraformálás céljaira.

Ahhoz, hogy földi növények tartósan megtelepedhessenek a Marson, fel kell melegíteni a bolygót. Ehhez üvegházhatású gázok termelésére van szükség. A szén-dioxid a legismertebb ilyen üvegházhatású gáz, aminek ráadásul van egy olyan jó tulajdonsága, hogy nagy molekulatömege miatt úgymond lefelé száll, majd onnan képes alulról-felfelé haladva feltölteni a talaj pórustereit. A marsi talajba a növényekkel szimbiózisban élő földi mikroorganizmusok is jutnak, amivel felélénkíthető a talajbiológiai élet, így pedig az üvegházhatású gázok fokozott mértékben termelődnek.  

Az alapkutatás 5 évvel ezelőtt kezdődött, amikor Mátyás Bence a NASA kaliforniai kutatóközpontjának, a Jet Propulsion Laboratory-nak, és az Univerisidad Politécnica Salesiana Egyetem (Ecuador) munkatársaival azon gondolkodtak, milyen analitikai eszközöket helyezzenek a Marsjáró robotokba.

A projekt időközben eljutott ahhoz a kardinális kérdéshez: milyen strapabíró növényeket és magvakat kellene a Marsra juttatni, hogy az emberi élethez szükséges atmoszférát megteremthessék a vörös bolygón. Mint azt Mátyás Bence az rtl.hu-nak elmondta, a sarkkörön túli területekre jellemző növényzet, a tundrák, a permafroszt flórája tűnik erre a legalkalmasabbnak. Az olyan alacsonyabb rendű növények, mint a zuzmók és egyes örökzöldek képesek szélsőségesen hideg hőmérsékleti viszonyok közt is megélni, és tág kémhatástűrésük alapján elvileg a savas marsi talajban is van esély számukra a túlélésre.

Esténként tégy majd búra alá

A növények túlélése nyilvánvalóan kulcsfontosságú a projekt szempontjából. Mivel a marsi pólusokon időnként akár -120 Celsius-fok is lehet a felszíni hőmérséklet a téli éjszakákon, a szén-dioxid egyszerűen kifagy a légkörből. A cél az, hogy a növények és a talajban elszaporodó mikroorganizmusok végül több üvegházhatású gáz termeljenek, mint amennyi az éjszaka folyamán elszökik. Ehhez arra van szükség, hogy a Marsra juttatott növények a lehető leghosszabb ideig életben maradjanak. Alapvetően három hardvereszköz segíti e cél elérését.

Egyfelől van maga a kapszula, amiben a növény a Marsig utazik: ez a telepítés után üvegházként védi a cseperedő növényt, mikroklímájával védelmet nyújtva számára a zord marsi körülmények, a hideg és a kozmikus sugárzás ellen. A kapszulák hőszigetelt rendszere nem teljesen zárt, a felszabaduló üvegházhatású gázok el tudnak jutni a marsi légkörbe.

Másfelől a növény egy speciális kialakítású ültetőcserépben fúródik becsapódáskor a marsi talajba, a számára sokkolóan idegen regolitba. A már szabadalmaztatott gyökereztető rendszer lényege, hogy az edény fala többrétegű és lyukacsos. Az edény belsejében ellenőrzött földi talaj található, de az edény hagymahéjszerű külső rétegeit már a marsi regolit összetételét különböző mértékben szimuláló talaj tölti ki. Amikor a növény gyökerei növekedésnek indulnak, az edény labirintusszerű héjszerkezetében hosszú utat tesznek meg, kifelé haladva kénytelenek fokozatosan hozzászokni a marsi talajhoz. A projekt szakemberei azzal számolnak, hogy ha el is fagy telente a gyökér, az idő enyhülésével az új gyökérhajtások teszik majd a dolgukat. A gazdanövényekkel érkező talajmikrobák pedig ismét beinjektálódnak: a földi növények gyökerei és a földi mikroorganizmusok közössége együtt aktivizálja majd a marsi regolitot (azaz a bolygó szilárd sziklakérgét borító, felszíni aprózódott kőzetréteget), fokozatosan egyre alkalmasabbá téve a növényi életre.  

Na de ki fogja locsolni a palántákat? Mátyás Bence szerint a növények fejlődéséhez szükséges vízből van bőven a Marson, a bolygó felszínén fagyott formában és a kőzetekben is, ahová a Genesis 1:11 fúrófejes kapszulái a tervek szerint a ledobás után képesek eljutni. 

A harmadik hardver (és egyben szoftver) a Cápák közöttben bemutatott, elektroforetikus mikrochipet tartalmazó telemetrikus eszköz (részben ennek a terméknek a sorozatgyártásához kapott 2 millió eurós befektetési ígéretet Mátyás Bence). Az elektroforetikus mikrochipekre azért van szükség a fúrórakétákban, mert a növények űrutaztatása nagyon kényes dolog. Kellenek olyan korszerű szenzorrendszerek, amik a talaj és a növények állapotáról folyamatos tájékoztatást adnak, és mivel ez molekuláris szinten történik, az általuk kifejlesztett eszközzel jóval hamarabb kapnak információt a növény esetleges betegségeiről, mintha arról vizuális információt gyűjtenének (mondjuk kamerákkal figyeltetnék a kapszulában lévő növényt).  

Hordozható detektorral a növények és emberek egészségéért

Ez a NASA által kifejlesztett, az orvoslásban már alkalmazott technika a különféle szerves anyagok, molekulák, fehérjék detektálására, számszerű elemzésére, azaz méretük, mennyiségük, töltésük, tisztaságuk gyors meghatározására használható. Mátyás Bencéék fedezték fel elsőként a világon, hogy a növényeknél is alkalmazható módszerrel a növény tápanyagfelvételéről lehet adatokat kapni: például nitrogénhiány megjelenésekor ugyanaz a molekulastruktúra detektálható, mint embereknél alultápláltság esetében.

Maga a mikrochip elektroforézis tehát egy ideje már létező, használatban lévő technológia, ilyen szenzorokat, eszközöket a rákkutatásban és a cukorbetegség korai szakaszának diagnosztizálásában már használnak kórházak, orvosi kutatóközpontok. Jelenleg ezek nagy méretű és drága (200 000 dolláros, 60 millió forintos) laborgépek, amelyek működtetése körülményes, több fős képzett laborszemélyzet szükséges hozzá.  

Ami a Genesis 1:11 eszközének nagy előnye, hogy jóval kisebb és olcsóbb, mint a mosógép méretű orvosi laborműszerek, ezzel pedig a Földön is komoly piaci előnyt nyújthat: szélesebb körben terjedhet el ez a fontos diagnosztikai segédeszköz. A Genesis 1:11 gyufásskatulya méretű, jóval olcsóbb szenzora könnyen hordozható, segítségével egy laboráns egy csepp vérből tud gyorselemzést készíteni, kimutatva például hogy rákos-e vagy kezdődő cukorbeteg a páciens. Ez a korai kórindikáció, kutatás, gyógyszerfejlesztés területein kétségkívül nagy segítséget jelenthet.

Leszivárog a tudás a Földre

Sokan gondolják azt, hogy az űrhajózás, az űrkutatás javarészt túl drága és haszontalan hobbija egyes tudósoknak és állami szervezeteknek, és az emberek adóforintjait fontosabb dolgokra is el lehet költeni itt a Földön. Az űrkutatás lassan évszázados történetében erre a közkeletű vélekedésre már rengeteg cáfolat született. Elég ha csak a ma már mindenki által használt műholdas helymeghatározó  technológiára (GPS) gondolunk, vagy az olyan találmányokra, mint az infrás hőmérő, a lézeres szemműtét, a hővédő fóliatakaró, a repülőgép-jégtelenítés, a memóriahabos párna, a fagyasztva szárítás, a CMOS kameraszenzor, a szennyvíztisztítás, a napelemek. De ezeken kívül is hosszasan sorolhatnánk az úgynevezett spinoff űrtechnológiákat, amik komfortosabbá teszik a mindennapi életünket.

A Genesis 1:11 ugyan magáncég, így nem az adófizetők, hanem a befektetők pénzét kockáztatja, de munkájukból így is származhat közvetve haszna a földi közösségnek. A hordozható mikrochip elektroforézis mellett maga a fúrórakétás növényültetési technológia is ilyen spinoff, amivel akár a klímaváltozás negatív hatásai ellen is lehet harcolni. (Jelenleg a fúrórakéták prototípusai hatástalanított K-5 típusú szovjet légiharcrakéták átalakításával készülnek, a műsorban is látott eszközökkel már repülőgépes ejtőteszteket is végeztek.)

Mint azt Mátyás Bence az rtl.hu-nak elárulta, egy közel-keleti országból már kaptak megkeresést, az ottani elsivatagosodott területek újraerdősítésében nyújthat segítséget a Genesis 1:11 projekt. Ezzel összefüggésben Mátyás másik cége, a Genesis Analitycs Kft. is egy spinoff, ugyanis a földi ügyfelek kiszolgálása érdekében külön feladat lett a fúrórakétás növényültetési technológia felhasználóbaráttá alakítása – a Genesis Analitycs specialitása a mikrochip elektroforézis segítségével gyűjtött adatok egyszerű, grafikus felületen történő megjelenítése, a hozzá kapcsolódó irányítástechnológia kifejlesztése.

Cukros volt a paradicsom

A célnak megfelelő zuzmók és örökzöldek szelekcióját tehát évekig tartó tudományos kutatás előzte meg. Mátyás Bence szerint a rendkívül alacsony igényű zuzmók mellett azért szükséges a fás szárú növényekhez is ragaszkodni, mert a fejlődésük biztosabb, természetes növekedési hormonokkal támogatható. Ezért a stressztűrési kutatások már gőzerővel zajlanak fás szárú növényekkel.

A szelekciót megalapozó tudományos kutatásokról annyi kulisszatitkot még elárult Mátyás Bence, hogy mindenekelőtt paradicsomokkal kezdtek foglalkozni, mivel az asztrobiológiai növényvizsgálatok egyik legnépszerűbb tesztalanya ez a burgonyafélék családjába tartozó, lágyszárú, évelő. Mivel más kutatásoknak köszönhetően eleve rengeteg paradicsomos adat állt rendelkezésükre, kézenfekvő volt, hogy az alapkutatást vele kezdik. A paradicsomnál a tápanyaghiányra, stresszre utaló jelek kimutatása úgynevezett szabadcukros, glikanikai vizsgálatokkal történik, jelenleg a világon három csoport foglalkozik vele, japán és amerikai kutatók mellett a Genesis 1:11 tudósai értek el űriparban is jól hasznosítható eredményeket a paradicsomban lévő glükóz, fruktóz, galaktóz vizsgálatával.  

Mindebben tudományos elsőséget is elértek: a tápanyaghiánnyal való korrelációt Mátyásék cége mutatta ki. A világon elsők között tárták fel a növényi nitrogénkötésű glikánstruktúrákban beállt változásokat, és feleltették meg különböző tápelemhiányos állapotokkal, hogy jobban megismerjék e szabad cukrok szerepét a növényi stressz korai detektálásában. (Az erről készült tanulmány a Wiley Analytical Science tudományos folyóiratban jelent meg.)

Csillaghajózni muszáj

Mindez nagyon szép, nagyon tudományosan is hangzik, de mégis hogyan jutnak el a magyar cég növényültető, fúrófejes kapszulái a Marsra? – kérdezik nyilván sokan, akik hitetlenkedve nézték a Cápák közöttben a hatvanas évek sci-fijeiből szalajtott csillaghajós prezentációt. A műsorban elhangzott a Mars kolonizálásán dolgozó Elon Musk űripari cégének, a SpaceX-nek a neve, ami jelenleg kiterjedt tesztelés alatt álló, Starship (Csillaghajó) osztályú hatalmas rakétákat épít a vállalat texasi űrbázisán. Egy ilyen Starship rakéta rakterébe a Genesis 1:11 számításai szerint 273 fúrórakéta helyezhető el, hogy a Mars légkörébe érve kiengedve azokat, afféle telepítőrajként szórjanak meg velük zöldítésre alkalmasnak ítélt területeket.

Mátyás Bence szerint azonban fontos hangsúlyozni, hogy nem a SpaceX az egyetlen űripari szereplő, amire gondolni lehet, az űrkutatás magánszektora az utóbbi években robbanásszerű növekedésbe kezdett. A Mars terraformálása majd kolonizálása iránt érdeklődő cégek, államok számíthatnak a Genesis 1:11 és a hozzá hasonló projektek segítségére.  

Egyre másra szaporodnak és érnek el tudományos, technológiai és üzleti sikereket a kisebb-nagyobb űripari, rakétafejlesztő cégek, miközben persze a maguk lassabb tempójában azért a nagy nemzeti és nemzetközi űrügynökségek – NASA, Roszkozmosz, Európai Űrügynökség (ESA) – is pörgetik a bolygókutatást és űrtechnológiai fejlesztést. A NASA például merész, de kifejezetten jó ötlettel rukkolt elő a Mars terraformálásával kapcsolatban: a napszél által megkopasztott bolygó megkopott mágneses mezejét mesterséges, műholdról generált mágneses térrel pótolnák.

Az, hogy Magyarország méretéhez képest milyen komoly szerepet játszik az űrkutatásban már a kezdetek óta, már egész sokan tudják. Hazánk az ESA tagállamaként, az amerikai és orosz űrügynökségek partnereként fontos űrtechnológiai fejlesztésekben vesz részt és kap hozzáférést a legmodernebb technológiákhoz. A hazai űripari szektor dinamikusan fejlődik, anyagkutatásban, vagy éppen műholdfejlesztésben a felsőoktatás és a magáncégek is élen járnak. A jelentős tőkeinjekció várományosa, a Genesis 1:11 végső sikerét persze nehéz megjósolni, de egy biztos: nem lenne példa nélküli a hosszú távra tervező vállalkozás sikere. Az igazán izgalmas vonatkozása az egésznek, hogy ha valóban elérik a Marsot a magyar fejlesztésű rakétakapszulák, akkor a növénytelepítés 10 kilométeres sugarú területei magyar kutatási területnek minősülhetnek. 

Nyitókép: Genesis Sustainable Future Ltd./Facebook