Mikrober til at demonstrere biomining af asteroidemateriale ombord på rumstationen

Mens menneskeheden rykker tættere på muligheden for at leve og arbejde millioner af miles fra Jorden på planeter som Mars, videnskabsmænd ser ud over vores planet på, hvordan man kan erhverve de nødvendige materialer for at etablere en selvopretholdende tilstedeværelse i rummet.

Forskere sætter minedriftsmetoder på prøve i mikrogravitation for at se, om asteroider kan give en enorm ny kilde til værdifulde materialer og sporstoffer. ESA (European Space Agency) BioAsteroid-eksperiment, der lanceres ombord på den 21. SpaceX-fragtforsyningsmission, undersøger biominedrift i mikrogravitation ombord på den internationale rumstation. Undersøgelsen gør dette ved at sende eksperimentelle enheder (bioreaktorer) til rumstationen indeholdende asteroidemateriale og observere mikrobernes evne til at udvinde nyttige elementer fra det stenede substrat.

Biomining er en miljøvenlig og energieffektiv måde at udvinde nyttige elementer på ved at bruge mikrober til at nedbryde sten for at lave jord eller tilføre næringsstoffer. Mikrober er små organismer som bakterier og svampe, der har en lang række funktioner. Nogle mikrober har evner, der kan være gavnlige for mennesker, såsom biomining. "Mikrober er meget gode til at gøre disse ting, fordi de har udvindet elementer i tre en halv milliard år, længe før mennesker kom, " siger BioAsteroid Investigator og Professor ved UK Center for Astrobiology ved University of Edinburgh, Charles Cockell.

Mens biominedrift er blevet brugt på Jorden til at løse problemer med forurening, såsom dræning af sur mine, et stort spørgsmål er, hvordan disse mikrober binder sig til overflader, eller danne biofilm, i rummet. Mikrotyngdekraft kan ændre grundlæggende fysiske processer som konvektion og væskeblanding. Cockell har behandlet nogle af disse spørgsmål som hovedefterforsker af BioRock, som blev udført på rumstationen i 2019 efter dens levering på SpaceX CRS-18. Denne tidligere ESA-undersøgelse undersøgte, hvordan mikrogravitation og Mars-tyngdekraften påvirker de mikrobielle processer, der er involveret i biominedrift. Overrasker forskerholdet, mikrogravitation havde ikke en skadelig effekt på biomining. Resultaterne blev offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature tidligere på året. "Mikroberne var i stand til at biominere på samme måde under forskellige tyngdekraftsforhold. Vi har med succes demonstreret udvinding af sjældne jordarters grundstoffer fra basalt, en bestanddel af månens og Mars overflade, " siger Cockell.

Nu hvor BioRock har gennemført den første tekniske demonstration af en bioreaktor, der udfører biomining på basalt, Cockell har som mål at udvinde elementer fra asteroider. "Hele pointen med BioAsteroid er at prøve at forstå, hvordan mikrober interagerer med asteroidemateriale i mikrogravitation, og om de kan bruges til at accelerere, eller katalysere, nedbrydning af asteroidemateriale for at frigive nyttige elementer, " siger Cockell.

BioAsteroid fokuserer på mikrober, der har været brugt i biominedrift før, men indeholder et nyt twist. "I stedet for at se på basalt, vi ser på asteroidemateriale. I stedet for bare bakterier, vi ser på en bakterie og en svamp, og en bakterie og en svamp blandet sammen, " siger Cockell. De svampe, der bruges i BioAsteroid er aggressive opløsere af sten, producerer masser af syre og danner netværk over klipper med mycelier. Ved at sænke miljøets pH-værdi, mikroberne vil udvinde positivt ladede elementer fra asteroidemateriale, får det til at bryde sammen.

Den overvejende automatiserede undersøgelse vil være aktiv i 19 dage, hvor mikroberne og svampen vil interagere med stykker af en 4,5 milliarder år gammel chondrit-asteroide fundet i Marokko. Hvert af 12 kamre vil indeholde omkring 1 gram asteroide og 5 milliliter væske indeholdende omkring 1-5 milliarder mikrober.

"Du er nødt til at få ting ud af skorpen på en planet for at bygge ting, om det er jern i dit rumskib, eller om det er sjældne jordarters elementer i dine mobiltelefoner eller dine computerskærme, " siger Cockell. "Civilisation er bygget på elementer, der er blevet gravet ud af jordens skorpe." Disse elementer er blevet udvundet gennem historien og brugt til værktøjer:fra metallurgi til miniaturisering af elektroniske komponenter såsom kondensatorer og magneter. Måske i fremtiden, menneskeheden vil have rumsten, og selvfølgelig mikrobielle minearbejdere, at takke for rumkolonier og nye teknologier.