Minerály ve vesmíru mohou být o něco jednodušší, než si dokážete představit – s pomocí těch nejmenších obyvatel na Zemi.
Experimenty na palubě Mezinárodní vesmírné stanice ukázaly, že bakterie mohou zlepšit účinnost těžby ve vesmíru o více než 400 procent, což nabízí mnohem snadnější způsob přístupu k materiálům, jako jsou hořčík, železo a minerály vzácných zemin, které se široce používají při výrobě elektroniky a slitin. .
Tady na Zemi hrají bakterie velmi důležitou roli při získávání minerálů ze Země. Podílejí se na přirozeném zvětrávání a ničení hornin, uvolňují minerály, které obsahují.
Tato schopnost bakterií vyluhovat kovy z prostředí byla využívána při těžbě; biomining, má několik výhod. To může pomoci například snížit závislost na kyanidu při těžbě zlata. Bakterie mohou také pomoci dekontaminovat kontaminovanou půdu.
Ve vesmírných prostředích, jako jsou asteroidy, Měsíc a dokonce i Mars, bude těžba cenným nástrojem při budování lidských základen. Dodávání materiálů ze Země je drahé; dokonce i nejlevnější varianta, SpaceX Falcon Heavy, stojí 1 500 $ za kilogram užitečného zatížení. Vědci proto studovali možnost biologické těžby ve vesmíru.
„Mikroorganismy jsou velmi různorodé a při pohybu do vesmíru je lze použít k provádění mnoha procesů,“ vysvětlila astrobiologka Rosa Santomartino z University of Edinburgh ve Velké Británii. „Elementární těžba je potenciálně jedním z nich.“
Po dobu 10 let tým vyvinul malé zařízení velikosti zápalky zvané bioprospekční reaktor, které lze snadno přepravovat a instalovat na Mezinárodní vesmírnou stanici. Poté v červenci 2019 bylo 18 z těchto bioprospekčních reaktorů odesláno na ISS k experimentům na oběžné dráze Země.
Každý reaktor na biomasu obsahoval bakteriální roztok, do kterého byl ponořen malý kousek čediče, vulkanické horniny hojně se vyskytující na Měsíci. Po dobu tří týdnů byl čedič vystaven bakteriálnímu roztoku, aby se zjistilo, zda mohou bakterie vykonávat stejnou funkci zvětrávání hornin v podmínkách nízké gravitace.
Při simulaci gravitace Marsu, simulaci gravitace Země (pomocí odstředivky) a mikrogravitace tým experimentoval se samostatnými řešeními tří různých bakterií: Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis a Cupriavidus metallidurans. Jako základní linie byl použit kontrolní roztok bez bakterií.
Vědci zjistili, že v účinnosti vyluhování bakterií nebyl významný rozdíl v závislosti na gravitačních podmínkách a u B. subtilis a C. Metallidurans byla výtěžnost REE nižší a významně se nelišila od kontrolního roztoku.
Roztok S. desiccabilis však odstranil z čediče podstatně více minerálů vzácných zemin než kontrolní roztok.
„U S. desiccabilis se organismus ve všech jednotlivých vzácných zeminách a za všech tří gravitačních podmínek na ISS vyplavil z 111,9% na 429,2% nebiologických kontrol,“ uvedli vědci ve svém příspěvku.
(Cockell et al., Nature Communications, 2020).
Jelikož bylo dříve prokázáno, že mikrogravitace ovlivňuje mikrobiální procesy, je podobnost mezi koncentracemi minerálů extrahovaných za všech tří gravitačních podmínek překvapivá. Tým však poznamenal, že všechny tři bakterie dosáhly stejné koncentrace za všech tří gravitačních podmínek, pravděpodobně proto, že k tomu měly dostatek živin.
Došli k závěru, že s dostatečným přísunem živin je biodiverzita možná za různých gravitačních podmínek.
„Naše experimenty potvrzují vědeckou a technickou proveditelnost biologicky vylepšené těžby elementárních zdrojů ve sluneční soustavě,“ řekl astrobiolog Charles Cockell z University of Edinburgh.
„I když je ekonomicky nepraktické těžit tyto prvky ve vesmíru a přivést je na Zemi, vesmírná biologická těžba má potenciál podporovat soběstačnou přítomnost člověka ve vesmíru.
Naše výsledky například ukazují, že stavba robotických dolů s lidskou posádkou v oblasti Měsíce Oceanus Procellarum, kde jsou horniny s vysokou koncentrací prvků vzácných zemin, by mohla být jedním z plodných směrů vědeckého a ekonomického rozvoje lidstva mimo Zemi.“
Výzkum je publikován v Nature Communications.
Zdroje: Foto: Bakterie Sphingomonas desiccabilis rostoucí na čediči je viditelná vpravo v přirozeně porézní hornině použité ve studii Biorock. Kredity: Rosa Santomartino, UK Center for Astrobiology / University of Edinburgh
