Avaruuden biolouhinta: kohti ihmisasutuksia maan ulkopuolella

BioRock-kokeen tulokset osoittavat, että bakteerien tukemaa louhintaa voidaan suorittaa tila. BioRock-tutkimuksen onnistumisen jälkeen BioAsteroid-koe on parhaillaan käynnissä. Tässä tutkimuksessa bakteereja ja sieniä kasvatetaan asteroidimateriaalilla inkubaattorissa mikrogravitaatioolosuhteissa. tila asema tutkiakseen biofilmin muodostumista, biouuttumista ja muita kemiallisia ja biologisia muutoksia, mukaan lukien geneettiset transkription muutokset. Tila biolouhinta on merkittävä löytö, jolla näyttää olevan suuri potentiaali jatkossa.

Ihmisen siirtokuntien ulkopuolella Maa on Kuu tai planeetat pitää Mars in tila ovat pitkään olleet tieteiskirjallisuuden teema. Kuitenkin vakavia ajatuksia ja tutkimustoimintaa tähän suuntaan on ollut käynnissä viimeisen kahden vuosikymmenen aikana. Yksi tiedeyhteisön avainkysymyksistä on ollut se, kuinka hankkia materiaalit (kuten happi, vesi, rakennusmateriaalit mukaan lukien metallit ja mineraalit jne.), joita tarvitaan omavaraisen läsnäolon luomiseen tila ⁽¹⁾.  

Biolouhinta eli metallien talteenotto malmeista läpi biokatalyysi mikro-organismien, kuten bakteerien ja arkkien, käyttö on käytännössä pitkään jatkunut kone Maa. Tällä hetkellä tätä menetelmää käytetään kuparisulfidien uuttamiseen ja kultamalmien esikäsittelyyn sekä metallien erottamiseen hapettuneista malmeista ja metallien talteenottoon jätteistä ⁽²⁾.   

Voidaanko biolouhintatekniikkaa käyttää tehokkaasti mikrogravitaatioolosuhteissa ulkona tila poimimaan tarvittavia materiaaleja ihmisen siirtokunnat? Voivatko mikro-organismit auttaa uuttamaan metallia ja materiaaleja käyttämällä saatavilla olevia asteroidimateriaaleja tai kiviä Kuu or Mars? Mikrobi-mineraalivuorovaikutusten tuntemus tila pidetään tärkeänä myös sen potentiaalin vuoksi maaperän muodostuksessa, biokuoren muodostumisessa suljetussa paineistettuna tilat, regoliitin käyttö (kiinteän materiaalin kerros kallion päällä) ja rakennusmateriaalien tuotanto. Tila biolouhintakokeet suunniteltiin juuri näitä syitä varten, jotta he ymmärtäisivät muuttuneen painovoiman vaikutuksia.  

Tätä varten eurooppalainen Tila Virasto suoritti BioRock-kokeen Internationalilla Tila Asema (ISS) vuonna 2019. Kokeet suunniteltiin tutkimaan harvinaistenmaa elementtejä basalttikivistä kolmessa painovoimatilanteessa, nimittäin. mikrogravitaatio, simuloitu Mars painovoima ja simuloitu Maa painovoima. Kolme bakteerilajia, Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilisja Cupriavidus metallidurans käytettiin tutkimuksessa. Testattu hypoteesi oli jos ”erilaiset painovoima-ohjelmat voivat vaikuttaa lopullisiin solukonsentraatioihin, jotka saavutetaan usean viikon ajan avaruudessa''. Tulokset viittaavat siihen, ettei eri painovoimaolosuhteilla ollut merkittävää vaikutusta lopullisiin bakteerisolujen määrään, mikä viittaa siihen, että valkaisuprosessin tehokkuus pysyy samana erilaisissa painovoimaolosuhteissa. Nämä BioRock-kokeen havainnot osoittavat, että bakteerien tukemaa louhintaa voidaan suorittaa avaruudessa. Avaruusbiolouhinta on merkittävä löytö, jolla näyttää olevan suuri potentiaali jatkossa ^(3,4).  

BioRock-tutkimuksen onnistumisen jälkeen BioAsteroid-koe on parhaillaan käynnissä. Tässä tutkimuksessa bakteereja ja sieniä kasvatetaan asteroidimateriaalilla inkubaattorissa avaruusaseman mikrogravitaatioolosuhteissa biofilmin muodostumisen, biouuttuman ja muiden kemiallisten ja biologisten muutosten tutkimiseksi, mukaan lukien geneettiset transkription muutokset.⁽⁵⁾.  

Näillä ponnahduskivillä ihmiskunta on varmasti askelmassa eteenpäin ihmisen siirtokuntien ulkopuolella kone Maa.

***

Viitteet:

1. NASA 2007. Lunar Regolith Biomining Workshop Report. Saatavilla verkossa osoitteessa https://core.ac.uk/download/pdf/10547528.pdf  

2. Johnson DB., 2014. Biomining – bioteknologiaa metallien talteenottoon malmeista ja jätemateriaaleista. Nykyinen mielipide biotekniikasta. 30. osa, joulukuu 2014, sivut 24–31. DOI: https://doi.org/10.1016/j.copbio.2014.04.008  

3. Cockell, CS, Santomartino, R., Finster, K. et al., 2020. Avaruusaseman biolouhintakoe osoittaa harvinaisten maametallien uuttamisen mikrogravitaatiossa ja Marsin painovoimassa. Julkaistu: 10. Nature Communication 2020, 11 (5523). https://doi.org/10.1038/s41467-020-19276-w 

4. Santomartino R., Waajen A., et al 2020. Ei vaikutusta mikrogravitaatiolla ja simuloidulla Marsin painovoimalla lopullisiin bakteerisolujen pitoisuuksiin kansainvälisellä avaruusasemalla: Sovelluksia avaruuden biotuotantoon. Frontiers in Microbiology., 14. lokakuuta 2020. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.579156  

5. UK Space Agency 2020. Lehdistötiedote – Biolouhintatutkimus voisi avata tulevia siirtokuntia muissa maailmoissa. Julkaistu 5. joulukuuta 2020. Saatavilla verkossa osoitteessa https://www.gov.uk/government/news/biomining-study-could-unlock-future-settlements-on-other-worlds 

***