Минералите в космоса може да са малко по-лесни, отколкото са си представяли – с помощта на някои от най-малките обитатели на Земята.
Експериментите на борда на Международната космическа станция показват, че бактериите могат да увеличат ефективността на добива в космоса с повече от 400 процента, предлагайки много по-лесен начин за достъп до материали като магнезий, желязо и редкоземни минерали, които се използват широко в електрониката и производството на сплави. .
Тук на Земята бактериите играят много важна роля при извличането на минерали от земята. Те участват в естественото изветряване и разрушаването на скалите, освобождавайки съдържащите се в тях минерали.
Тази способност на бактериите да извличат метали от околната среда е използвана в минните операции; наречен биоминиране, той има няколко предимства. Това може да помогне например за намаляване на зависимостта от цианид при добива на злато. Бактериите също могат да помогнат за обеззаразяване на замърсената почва.
В космическа среда като астероиди, Луна и дори Марс, добивът ще бъде ценен инструмент, докато изграждаме човешки аванпости. Доставянето на материали от Земята е скъпо; дори и най-евтиният вариант, Falcon Heavy на SpaceX, струва 1500 долара за килограм полезен товар. Ето защо учените са изследвали възможността за биопроизводство в космоса.
„Микроорганизмите са много разнообразни и докато се придвижваме в космоса, те могат да се използват за извършване на много процеси“, обясни астробиологът Роза Сантомартино от Университета в Единбург във Великобритания. „Елементарният добив е потенциално един от тях.“
В продължение на 10 години екипът разработи малко устройство с размер на кибритена кутия, наречено реактор за биопреработка, което може лесно да се транспортира и инсталира на Международната космическа станция. След това, през юли 2019 г., 18 от тези биопроцесорни реактори бяха изпратени на МКС за експерименти в ниска околоземна орбита.
Всеки реактор за биомаса съдържаше бактериален разтвор, в който беше потопено малко парче базалт, вулканична скала, изобилна на Луната. За период от три седмици базалтът е бил изложен на бактериален разтвор, за да определи дали бактериите могат да изпълняват същата функция на изветряне на скали в условия на ниска гравитация.
При симулиране на гравитацията на Марс, симулиране на гравитацията на Земята (с помощта на центрофуга) и микрогравитация, екипът експериментира с отделни разтвори на три различни бактерии: Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis и Cupriavidus metallidurans. Контролен разтвор без бактерии беше използван като изходно ниво.
Изследователите установяват, че няма значителна разлика в ефективността на бактериалното излугване в зависимост от гравитационните условия, а за B. subtilis и C. Metallidurans възстановяването на редки земя е по-ниско и малко по-различно от контролния разтвор, съответно.
Разтворът на S. desiccabilis обаче отстранява значително по-редки земни минерали от базалта, отколкото контролния разтвор.
„За S. desiccabilis, във всички отделни редки земи и при трите гравитационни условия на МКС организмът се излужи от 111,9% до 429,2% от небиологичните контроли“, пишат изследователите в своя доклад.
(Cockell et al., Nature Communications, 2020).
Тъй като преди това беше показано, че микрогравитацията влияе върху микробните процеси, сходството между концентрациите на минерали, извлечени при трите условия на гравитация, е изненадващо. Екипът обаче отбеляза, че и трите бактерии постигат еднакви концентрации при трите условия на гравитация, вероятно защото имат достатъчно хранителни вещества за това.
Те стигнаха до заключението, че с достатъчно хранителни вещества биоразнообразието е възможно при различни гравитационни условия.
„Нашите експерименти потвърждават научната и техническа осъществимост на биологично засилено добиване на елементарни ресурси в Слънчевата система“, каза астробиологът Чарлз Кокел от Университета в Единбург.
Въпреки че е икономически нецелесъобразно да се добиват тези елементи в космоса и да се пренасят на Земята, космическото биодобив има потенциала да поддържа самоподдържащо се човешко присъствие в космоса.
Например, нашите резултати показват, че изграждането на роботизирани и пилотирани мини в района на Луната Oceanus Procellarum, където има скали с висока концентрация на редки земни елементи, може да бъде една от плодотворните насоки на научното и икономическо развитие на човечеството извън Земята. ”
Изследването е публикувано в Nature Communications.
Източници: Снимка: Бактерията Sphingomonas desiccabilis, растяща върху базалт, се вижда отдясно в естествената пореста скала, използвана в изследването Biorock. Кредити: Роза Сантомартино, Обединен център за астробиология / Университет в Единбург
