Добывать минералы в космосе может быть немного проще, чем предполагалось — с помощью некоторых из самых крошечных жителей Земли.
Эксперименты на борту Международной космической станции показали, что бактерии могут повысить эффективность добычи полезных ископаемых в космосе более чем на 400 процентов, предлагая гораздо более простой способ доступа к таким материалам, как магний, железо и редкоземельные минералы, которые широко используются в производстве электроники и сплавов.
Здесь, на Земле, бактерии играют очень важную роль в извлечении минералов из земли. Они участвуют в естественном выветривании и разрушении горных пород, высвобождая содержащиеся в них минералы.
Эта способность бактерий выщелачивать металлы из окружающей среды была использована в горнодобывающих предприятиях; называется биомайнингом, он имеет ряд преимуществ. Это может помочь, например, снизить зависимость от цианида при добыче золота. Бактерии также могут способствовать обеззараживанию загрязненной почвы.
В космических средах, таких как астероиды, Луна и даже Марс, добыча полезных ископаемых будет ценным инструментом, поскольку мы создаем человеческие аванпосты. Доставка материалов с Земли стоит дорого; даже самый дешевый вариант, Falcon Heavy от SpaceX, стоит 1500 долларов за килограмм полезной нагрузки. Поэтому ученые изучали возможность биодобычи в космосе.
«Микроорганизмы очень разнообразны, и по мере того, как мы перемещаемся в космос, их можно использовать для выполнения множества процессов», — пояснила астробиолог Роза Сантомартино из Эдинбургского университета в Великобритании. «Элементная добыча ископаемых потенциально является одним из них».
За 10 лет команда разработала небольшое устройство размером со спичечный коробок, названное реактором биоразработки, которое можно было легко транспортировать и устанавливать на Международной космической станции. Затем, в июле 2019 года, 18 из этих реакторов биоразработки были отправлены на МКС для экспериментов на низкой околоземной орбите.
Каждый реактор биодобычи содержал бактериальный раствор, в который погружали небольшой кусок базальта, вулканической породы, изобилующей на Луне. В течение трехнедельного периода базальт подвергался воздействию бактериального раствора, чтобы определить, могут ли бактерии выполнять ту же функцию выветривания горных пород в условиях низкой гравитации.
В моделировании гравитации Марса, имитации гравитации Земли (с использованием центрифуги) и микрогравитации команда провела эксперименты с отдельными растворами трех разных бактерий: Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis и Cupriavidus metallidurans. Контрольный раствор без бактерий использовали в качестве исходного уровня.
Исследователи обнаружили, что не было значительных различий в эффективности бактериального выщелачивания в зависимости от условий силы тяжести, а для B. subtilis и C. Metallidurans извлечение редкоземельных минералов было ниже и незначительно отличалось от контрольного раствора, соответственно.
Однако раствор S. desiccabilis привел к извлечению из базальта значительно большего количества редкоземельных минералов, чем контрольный раствор.
«Для S. desiccabilis во всех отдельных редкоземельных элементах и во всех трех гравитационных условиях на МКС организм выщелочил от 111,9% до 429,2% небиологических контролей», — пишут исследователи в своей статье.
Поскольку ранее было показано, что микрогравитация влияет на микробные процессы, сходство между концентрациями минералов, извлеченных во всех трех условиях гравитации, стало чем-то неожиданным. Однако команда отметила, что все три бактерии достигли одинаковых концентраций во всех трех условиях силы тяжести, вероятно, потому, что у них было достаточно питательных веществ для этого.
Они пришли к выводу, что при достаточном количестве питательных веществ биодобыча возможна в различных условиях силы тяжести.
«Наши эксперименты подтверждают научную и техническую осуществимость биологически усиленной добычи элементарных ресурсов в Солнечной системе», — сказал астробиолог Чарльз Кокелл из Эдинбургского университета.
«Хотя добывать эти элементы в космосе и доставлять их на Землю экономически нецелесообразно, космическая биодобыча потенциально может поддержать самоподдерживающееся присутствие человека в космосе.
Например, наши результаты показывают, что строительство роботизированных и обслуживаемых людьми рудников в районе Луны Oceanus Procellarum, где есть породы с повышенными концентрациями редкоземельных элементов, могло бы стать одним из плодотворных направлений научного и экономического развития человечества за пределами Земли».
Исследование опубликовано в Nature Communications.
Подключение пятого поколения или «5G» для сотовых технологий стало стандартом для сетей всего около пяти…
Каждую секунду через вас проходит около триллиона крошечных частиц, называемых нейтрино. Созданные во время Большого…
На ночной стороне экзопланеты Астролабос всегда темно и бурно.Там, в постоянной тени, обращенной в сторону…
Вы видели Солнце, но никогда не видели его таким. Этот единственный кадр из видео, снятого…
Аналог черной дыры может рассказать нам кое-что о неуловимом излучении, теоретически испускаемом реальной вещью.Использование цепочки…
Охота на неуловимую Девятую планету продолжается, и новое исследование утверждает, что располагает «самыми убедительными статистическими…