Mineraalit avaruudessa voivat olla hieman helpompaa kuin kuvitellaan – joidenkin maapallon pienimpien asukkaiden avulla.
Kansainvälisen avaruusaseman kokeilut ovat osoittaneet, että bakteerit voivat lisätä avaruudessa tapahtuvan louhinnan tehokkuutta yli 400 prosentilla ja tarjota paljon helpomman tavan päästä käsiksi materiaaleihin, kuten magnesiumiin, rautaan ja harvinaisten maametallien mineraaleihin, joita käytetään laajalti elektroniikassa ja metalliseosten tuotannossa. .
Bakteereilla on täällä maan päällä erittäin tärkeä rooli mineraalien louhinnassa maasta. He osallistuvat kivien luonnolliseen säänhäviöön ja tuhoutumiseen vapauttaen niiden sisältämiä mineraaleja.
Tätä bakteerien kykyä huuhtoutua metalleja ympäristöstä on hyödynnetty kaivostoiminnassa; jota kutsutaan biomineiksi, sillä on useita etuja. Tämä voi auttaa esimerkiksi vähentämään riippuvuutta syanidista kullankaivuksessa. Bakteerit voivat myös auttaa saastuneen maaperän puhdistamisessa.
Avaruusympäristöissä, kuten asteroidit, Kuu ja jopa Mars, kaivostoiminta on arvokas työkalu rakentaessamme ihmisten etuvartioita. Materiaalien toimittaminen maasta on kallista; edes halvin vaihtoehto, SpaceX: n Falcon Heavy, maksaa 1500 dollaria per kilogramma hyötykuormaa. Siksi tutkijat tutkivat mahdollisuutta biologiseen louhintaan avaruudessa.
“Mikro-organismit ovat hyvin erilaisia, ja kun siirrymme avaruuteen, niitä voidaan käyttää monien prosessien toteuttamiseen”, kertoi astrobiologi Rosa Santomartino Edinburghin yliopistosta Isosta-Britanniasta. “Alkuainekaivos on mahdollisesti yksi niistä.”
Kymmenen vuoden aikana joukkue kehitti pienen ottelulaatakokoisen laitteen, jota kutsutaan bioprospektiiviseksi reaktoriksi ja joka voidaan helposti kuljettaa ja asentaa kansainväliselle avaruusasemalle. Sitten heinäkuussa 2019 18 näistä bioprosptoivista reaktoreista lähetettiin ISS: ään kokeita matalalla maapallon kiertoradalla.
Jokainen biomassareaktori sisälsi bakteeriliuoksen, johon upotettiin pieni basalttipala, joka oli runsaasti tulivuorikiviä Kuulla. Kolmen viikon jakson aikana basaltti altistettiin bakteeriliuokselle sen selvittämiseksi, pystyisivätkö bakteerit suorittamaan saman toiminnon kuin kivien sietäminen pienipainoisissa olosuhteissa.
Marsin painovoiman, maapallon painovoiman (sentrifugin avulla) ja mikrogravitaation simuloinnissa joukkue kokeili kolmen eri bakteerin erillisiä liuoksia: Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis ja Cupriavidus metallidurans. Vertailuliuoksena käytettiin kontrolliliuosta ilman bakteereja.
Tutkijat havaitsivat, että bakteerien uuttotehokkuudessa ei ollut merkittävää eroa painovoimaolosuhteiden mukaan, ja B. subtiliksen ja C. Metalliduransin osalta harvinaisten maametallien talteenotto oli pienempi ja hieman erilainen kuin vastaavasti kontrolliliuoksessa.
S. desiccabilis -liuos poisti kuitenkin basaltista huomattavasti enemmän harvinaisten maametallien mineraaleja kuin kontrolliliuos.
“S. desiccabilis -bakteerin osalta organismi huuhtoutui 111,9%: sta 429,2%: iin ei-biologisista kontrolleista kaikissa yksittäisissä harvinaisissa maametalleissa ja kaikissa ISS: n kaikissa gravitaatio-olosuhteissa”, tutkijat kirjoittivat paperissaan.
(Cockell et ai., Nature Communications, 2020).
Koska aiemmin osoitettiin, että mikrogravitaatio vaikuttaa mikrobiprosesseihin, kaikissa kolmessa painopisteessä uutettujen mineraalipitoisuuksien samankaltaisuus on yllättävää. Ryhmä huomautti kuitenkin, että kaikki kolme bakteeria saavuttivat samat pitoisuudet kaikissa kolmessa painovoimaolosuhteessa, luultavasti siksi, että niillä oli tarpeeksi ravinteita tekemään niin.
He päättelivät, että riittävällä ravinteella biologinen monimuotoisuus on mahdollista erilaisissa painovoimaolosuhteissa.
“Kokeemme vahvistavat aurinkokunnan perusvarojen biologisesti parannetun louhinnan tieteellisen ja teknisen toteutettavuuden”, sanoi astrobiologi Charles Cockell Edinburghin yliopistosta.
'' Vaikka on taloudellisesti epäkäytännöllistä kaivaa näitä elementtejä avaruudessa ja tuoda ne maapallolle, avaruusbiomiinaus voi tukea itseään ylläpitävää ihmisen läsnäoloa avaruudessa.
Tuloksemme osoittavat esimerkiksi, että robotti- ja miehitettyjen kaivosten rakentaminen Moon Oceanus Procellarumin alueelle, jossa on kiviä, joissa on paljon harvinaisia maametalleja, voi olla yksi hedelmällisistä suuntauksista ihmiskunnan tieteelliselle ja taloudelliselle kehitykselle maan ulkopuolella. ''
Tutkimus on julkaistu Nature Communications -lehdessä.
Lähteet: Kuva: Basaltilla kasvava Sphingomonas desiccabilis -bakteeri näkyy oikealla Biorock-tutkimuksessa käytetyssä luonnollisesti huokoisessa kivessä. Laajuus: Rosa Santomartino, UK: n astrobiologiakeskus / Edinburghin yliopisto
