Az ásványi anyagok az űrben valamivel könnyebbek lehetnek, mint képzeljük – a Föld legkisebb lakóinak segítségével.
A Nemzetközi Űrállomás fedélzetén végzett kísérletek kimutatták, hogy a baktériumok több mint 400 százalékkal javíthatják az űrbányászat hatékonyságát, és sokkal könnyebb módot kínálnak az elektronikában és ötvözetgyártásban széles körben használt anyagokhoz, például magnéziumhoz, vashoz és ritkaföldfém-ásványokhoz való hozzáféréshez. .
Itt a Földön a baktériumok nagyon fontos szerepet játszanak az ásványi anyagok kinyerésében a földből. Részt vesznek a kőzetek természetes mállásában és pusztításában, felszabadítva a bennük található ásványi anyagokat.
A baktériumok ezen képességét arra, hogy a fémeket a környezetből kimossa, a bányászati műveletek során kihasználták; biominingnek nevezik, számos előnye van. Ez segíthet például az aranybányászatban a cianidra való támaszkodás csökkentésében. A baktériumok elősegíthetik a szennyezett talaj fertőtlenítését is.
Az űrben, például aszteroidákban, a Holdban és még a Marsban is a bányászat értékes eszköz lesz, amikor emberi előőrsöket építünk. Anyagok szállítása a Földről drága; még a legolcsóbb megoldás, a SpaceX Falcon Heavy is 1500 dollárba kerül egy hasznos teher kilogrammonként. Ezért a tudósok tanulmányozták a biotermelés lehetőségét az űrben.
“A mikroorganizmusok nagyon sokfélék, és ahogy az űrbe költözünk, sok folyamat végrehajtására felhasználhatók” – magyarázta Rosa Santomartino, az Egyesült Királyság Edinburgh-i Egyetemének asztrobiológusa. “Az elemi bányászat potenciálisan az egyikük.”
Tíz év alatt a csapat kifejlesztett egy kis gyufásdoboz méretű készüléket, az úgynevezett bioprocesszoros reaktort, amely könnyen szállítható és felszerelhető a Nemzetközi Űrállomáson. Ezután 2019 júliusában 18 ilyen bioprospektáló reaktort küldtek az ISS-hez kis földi pályán történő kísérletek céljából.
Minden biomassza reaktor tartalmazott egy bakteriális oldatot, amelybe egy kis darab bazaltot, a Holdon rengeteg vulkanikus kőzetet merítettek. Három hét alatt a bazaltot bakteriális oldatnak tették ki, hogy megállapítsák, képesek-e a baktériumok ugyanolyan funkciót betölteni, mint a kőzetek alacsony gravitációs viszonyok között.
A Mars gravitációjának, a Föld gravitációjának (centrifuga segítségével) és mikrogravitációjának szimulálásakor a csapat három különböző baktérium különféle oldataival kísérletezett: Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis és Cupriavidus metallidurans. Bázisként egy baktérium nélküli kontrolloldatot használtunk.
A kutatók azt találták, hogy a gravitációs viszonyoktól függően nem volt szignifikáns különbség a baktériumok kimosódásának hatékonyságában, a B. subtilis és a C. Metallidurans esetében a REE visszanyerés alacsonyabb volt, és nem különbözött szignifikánsan a kontroll oldattól.
A S. desiccabilis oldat azonban lényegesen több ritkaföldfém ásványi anyagot távolított el a bazaltból, mint a kontroll oldat.
“A S. desiccabilis esetében az egyes ritkaföldfémeknél és az ISS mindhárom gravitációs körülménye mellett a szervezet a nem biológiai kontrollok 111,9% -áról 429,2% -ára kimosódott” – írták tanulmányukban a kutatók.
(Cockell és mtsai., Nature Communications, 2020).
Mivel korábban bebizonyosodott, hogy a mikrogravitáció befolyásolja a mikrobiális folyamatokat, meglepő a hasonlóság mind a három gravitációs körülmény között kivont ásványi anyag koncentrációk között. A csoport azonban megjegyezte, hogy mindhárom baktérium azonos koncentrációt ért el mind a három gravitációs feltétel között, valószínűleg azért, mert elegendő tápanyaguk volt ehhez.
Arra a következtetésre jutottak, hogy elegendő tápanyag mellett a biodiverzitás különféle gravitációs körülmények között lehetséges.
“Kísérleteink megerősítik a Naprendszer elemi erőforrásainak biológiailag fokozott bányászatának tudományos és műszaki megvalósíthatóságát” – mondta Charles Cockell asztrobiológus, az Edinburgh-i Egyetem munkatársa.
Noha gazdaságilag nem kivitelezhető ezeknek az elemeknek az űrben történő bányászata és a Földre juttatása, az űrbio-bányászat képes támogatni az önfenntartó emberi jelenlétet az űrben.
Eredményeink például azt mutatják, hogy a robotok és a személyzet által üzemeltetett aknák építése a Hold Oceanus Procellarum területén, ahol nagy ritkaföldfém-tartalmú kőzetek találhatók, az emberiség tudományos és gazdasági fejlődésének egyik gyümölcsöző területe lehet a Földön kívül. ”
A kutatás a Nature Communications folyóiratban jelent meg.
Források: Fotó: A bazalton növő Sphingomonas desiccabilis baktérium jobb oldalon látható a Biorock-vizsgálatban használt természetes porózus kőzetben. Kredit: Rosa Santomartino, az Egyesült Királyság Asztrobiológiai Központja / Edinburghi Egyetem
