Udnyttelse af mikrobernes kraft til minedrift i rummet

I århundreder, mennesker har gjort det hårde arbejde med at udvinde nyttige mineraler og metaller fra fast bjergart. Derefter, videnskabsmænd lærte, hvordan man kan udnytte kraften fra små mikrober til at udføre noget af dette arbejde. denne proces, kaldet biomining, er blevet almindeligt på Jorden.

Mens mennesker planlægger ekspeditioner til steder som Månen og Mars, biomining tilbyder en måde at skaffe nødvendige materialer på andre planetariske legemer i stedet for at bringe dem fra Jorden. Denne tilgang kaldes in-situ ressourceudnyttelse. Imidlertid, mikrober og sten interagerer forskelligt uden for Jordens tyngdekraft, potentielt påvirke output fra udenjordisk biominedrift.

En ny undersøgelse på Den Internationale Rumstation repræsenterer den første undersøgelse af, hvordan mikrober vokser på og ændrer planetariske klipper i mikrogravitation og simuleret Mars-tyngdekraft. Studiet, BioRock, er også den første test af udenjordisk biominedrift og den første brug af en prototype miniatureminereaktor i rummet.

"Vi studerer tre typer mikrober, giver os den første sammenligning mellem forskellige mikrobers adfærd i rummiljøet, " sagde hovedefterforsker Charles Cockell, professor ved UK Center for Astrobiology, University of Edinburgh. Forskere ved meget lidt om, hvordan mikrogravitation påvirker mikrobe- og mineralinteraktioner, men tidligere forskning viser, at vedhæftning af mikrober til overflader, eller dannelse af biofilm, forekommer anderledes i rummet.

Generelt, biofilm øges, vokse tykkere og vise særlige former og strukturer i mikrogravitation. Efterforskere forventer at se lignende adfærd hos mikroberne i BioRock-undersøgelsen.

"Til efterforskningen, vi bruger basaltsten, der naturligt er meget vesikulær, eller indeholder mange mellemrum, for at se, hvordan bakterierne interagerer i disse hulrum i mikrogravitation, " sagde Rosa Santomartino, en postdoc ved Cockell-laboratoriet, der undersøger mikrobernes vækst. Tilbage på jorden, efterforskere planlægger at undersøge, hvordan mikroberne voksede på tværs og ind i klippen og at sammenligne de tre typer mikrober.

De vil også se på de elementer, der udvaskes i væsken omkring klippen, og undersøge, hvor godt de forskellige mikrober udtog mere end 20 forskellige grundstoffer fra klipperne. De tre mikrober omfatter en isoleret fra ørkenskorper i det vestlige USA Colorado Plateau, en leveret af German Aerospace Center, og en anden kendt for sin modstandsdygtighed over for tungmetaller leveret af Belgium Nuclear Research Center.

"BioRock-eksperimentet begynder at sætte brikkerne i puslespillet sammen, " tilføjede Cockell. "Forstå hvordan mikrober interagerer, vokse og udvinde elementer fra en klippeoverflade i mikrogravitation og simuleret Mars-tyngdekraft vil fortælle os, for første gang, hvis lav tyngdekraft påvirker mikroorganismers evne til at binde sig til klippeoverflader og udføre biominedrift. Med andre ord, om udenjordisk minedrift er mulig."

Resultaterne skal give en kvalitativ og kvantitativ sammenligning af bakterie- og steninteraktioner, der finder sted ved terrestrisk tyngdekraft, simuleret Mars tyngdekraft, og mikrogravitationsniveauer. For eksempel, fraværet af termisk konvektion i mikrotyngdekraften kunne begrænse tilførslen af ​​mad og ilt til bakterier i stenede miljøer og undertrykke deres vækst.

"Vi håber at få indsigt i, hvordan mikrober vokser i rummet, og hvordan vi kan bruge dem i menneskelig udforskning og bosættelse af rummet, fra minedrift til at omdanne sten til jord på Månen og Mars, " sagde Cockell. Mikrobe-klippe-interaktioner kan forvandle sten til jord, og opdagelsesrejsende vil måske en dag bruge dem til at transformere regolith - laget af støvet, fragmenteret affald, der dækker Månens overflade, Mars, og asteroider - i jord til dyrkning af planter.

Næste, efterforskerne vil udføre yderligere eksperimenter med forskellige mikrober og materialer for yderligere at forfine brugen af ​​mikrober til in-situ ressourcebrug.

"Mikrober er overalt - i vores mad, vores hjem, og vores industrielle processer – og de gør enormt vigtige ting i vores hverdag, " sagde Cockell. "Når vi bevæger os ud i rummet, vi kan udnytte mikrober for at gøre vores liv nemmere og forbedre succesen med rumbosættelser. BioRock handler om at danne en ny rumfarende alliance med den mikrobielle verden - ved at bruge mikrober til at fremme en permanent menneskelig tilstedeværelse i rummet."

Og lade de små organismer gøre noget af det hårde arbejde.