Бактерии могут повысить эффективность добычи полезных ископаемых в космосе

Одно из самых больших препятствий для освоения космоса - а однажды и для колонизации - это стоимость доставки припасов с поверхности Земли на орбиту. Каждый лишний фунт полезной нагрузки экспоненциально увеличивает количество топлива, которое требуется ракете, чтобы избежать гравитационного притяжения Земли (поскольку топливо также должно подниматься само). Это означает более высокие затраты на миссию, но отправка людей в длительную миссию без достаточного количества топлива, воды и еды для поездки просто не вариант.

Однако может быть альтернативный подход.

Вместо того, чтобы запускать все необходимые запасы с Земли, мы могли бы использовать ресурсы, уже доступные в космосе - например, добывать воду с Луны для создания топлива или добывать металл на Марсе для строительных материалов.

Эта космическая добыча все еще гипотетична, но эксперимент на борту Международной космической станции (МКС) предполагает, что земные микробы могут помочь сделать это реальностью.

Биодобыча на Земле

Идея использования микробов для любого вида добычи полезных ископаемых - не говоря уже о космической добыче - может показаться странной, но на самом деле это уже делается здесь, на Земле.

Кора нашей планеты содержит небольшие залежи так называемых редкоземельных элементов (РЗЭ), которые нам нужны для смартфонов, компьютеров и других технологий. Эти элементы часто встречаются в крошечных количествах, что затрудняет их добычу. Разбив горную породу на мелкие кусочки, шахтеры добавляют химикаты для отделения металлов, и эти химические вещества оставляют вредные побочные продукты.

Некоторые микробы от природы умеют расщеплять породу, отделяя ее от других элементов. Таким образом, вместо того, чтобы добавлять химикаты в раздробленную породу, некоторые горнодобывающие компании помещают их в резервуары, называемые биореакторами, где эти бактерии делают свое дело, облегчая им сбор желаемых элементов.

Это не только лучше для окружающей среды, но и зачастую дешевле, эффективнее и требует меньше энергии, чем традиционный химический процесс.

Космическая добыча с помощью микробов

Итак, мы знаем, что микробы могут помочь в добыче полезных ископаемых на Земле, но как насчет космической добычи?

Чтобы узнать это, ученые из Эдинбургского университета потратили десять лет на разработку специального биореактора размером со спичечный коробок. Затем они отправили 36 из них на МКС для эксперимента, который они назвали BioRock.

Все биореакторы содержали кусок базальта - своего рода камень, который распространен на Луне и Марсе - и жидкий раствор, но половина также содержала один из трех типов бактерий.
Как только биореакторы достигли МКС, астронавт Лука Пармитано поместил некоторые из них в центрифугу, вращающуюся со скоростью, имитирующей гравитацию Земли или Марса. Остальные остались в условиях микрогравитации на борту МКС.

Через три недели бактерии погибли.

Когда ученые проверили, какой из биореакторов показал наибольшее отделение редкоземельных элементов от породы, они обнаружили, что две бактерии справились с извлечением элементов так же плохо или хуже, чем контрольная жидкость.

Однако один тип, S. desiccabilis, извлекал значительно больше, чем контрольный раствор, при всех трех условиях силы тяжести - в некоторых случаях почти на 430% больше.

«Мы были удивлены тем, что не было значительного влияния разной силы тяжести на биодобычу, учитывая, что микрогравитация, как известно, влияет на поведение жидкостей», - сказал исследователь Чарльз Кокелл .

Теперь, когда исследователи знают, что микрогравитация не является препятствием для биодобычи, их следующая цель - определить лучшие бактерии для извлечения наиболее полезных элементов, содержащихся в астероидах, на Луне и Марсе.

Они также с нетерпением ждут доставки на МКС следующего эксперимента, BioAsteroid, в декабре. Он проверит способность микробов помогать извлекать элементы из астероидной породы, а не из базальта, пишет FreeThink.

В конечном итоге они считают, что биореактор, который они уже разработали, может быть увеличен для поддержки космической добычи - с некоторыми изменениями.

«Вы, вероятно, захотите изменить его - например, перемешав жидкость и раздавив камень, чтобы улучшить его доступность для микробов, - сказал Кокелл, - но основная идея будет той же».