Zgodovina je rudarjenje obravnavala kot delo, ki zahteva veliko težkih strojev in fizičnega dela. Izvlečenje dragocenega materiala iz zemlje je bilo potrebno za človeški napredek že tisočletja. Ta napredek je pripeljal do alternativne metode pridobivanja teh virov iz Zemlje ali drugih nebesnih teles. Nova tehnika temelji na simbiotičnem življenjskem partnerju, ki živi z nami tisočletja – bakteriji. Nedavni poskus, ki ga je izvedla ESA Biorock preiskovalna skupina kaže, da je ta proces – znan kot »biomining« – morda najučinkovitejši način za zbiranje nekaterih materialov v vesolju.
Nova raziskava ni bila prvi vesoljski eksperiment Biorock. Leta 2019 je ekipa pokazala, da lahko pridobiva redke zemeljske elemente (REE) z uporabo biofilma, pritrjenega na bazalt, vrsto magmatske kamnine, ki je prisotna tudi na Marsu in Luni. REE, čeprav najdemo skoraj povsod na Zemlji, so prisotne le v majhnih količinah. Njihovo rudarjenje je z uporabo tradicionalnih metod za večino lokacij previsoko drago, čeprav se pogosto uporabljajo v različnih industrijskih procesih in visokotehnoloških izdelkih.
Anton Petrov, ki opisuje proces biominiranja.
Zasluge – YouTube kanal Antona Petrova
Vendar REE niso bili edini zanimivi material za eksperiment Biorock. Čeprav sam po sebi ni redek zemeljski element, se vanadij pogosto uporablja tudi v industrijskih procesih, vključno s krepitvijo jekla, izdelavo superprevodnih naprav in baterij. Podatki o zbiranju vanadija so bili osrednja točka novega prispevka, vendar so bili ti podatki zbrani hkrati z izvirnimi podatki REE.
V študiji so bile uporabljene tri različne vrste bakterij – Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis in Cupriavidus metallidurans. Astronavti so jih hranili z nekakšnim kamnitim substratom, znanim kot R2A, znanim rastnim medijem za vse tri vrste bakterij. Namesto drobljenja bazalta, kot bi to najverjetneje storili v velikih bioreaktorjih, so eksperimentatorji vzeli tanke rezine bazalta, zbranega iz kamnoloma na Islandiji, ki je izjemno podoben bazaltom, najdenim na Luni in Marsu.
NASA videoposnetek, ki opisuje projekt biorudarstva.
Zasluga – kanal NASA Johnson YouTube
Po pripravi leta in pristanku na ISS so astronavti vzorce predstavili a Inkubator KUBIK . Dva od eksperimentalnih zabojnikov sta se začela vrteti, da bi simulirala marsovsko in lunino gravitacijo. Tretji zabojnik je ostal nepremičen na vesoljski postaji, medtem ko je drugi zabojnik ostal kot nadzor v Nasinem raziskovalnem centru Ames. Poleg tega so raziskovalci na obeh lokacijah in vseh gravitacijskih ravneh postavili 'sterilne' komore brez vnosa bakterij. Ti bi bili uporabljeni kot 'nadzor' poskusa, da bi videli, koliko vanadija je bilo izvlečeno iz bazalta preprosto s prisotnostjo bakterij.
Sprva je ekipa menila, da bi razlike v gravitaciji močno vplivale na učinkovitost bakterij pri zbiranju vanadija. Gravitacija bistveno vpliva na dva procesa dinamike tekočin – sedimentacijo in konvekcijo – in vpliva na to, koliko bi bile bakterije izpostavljene materialu substrata.
Slika poskusnih komor BioRock, preden so jih odpeljali na ISS.
Kredit - ESA
Toda na njihovo presenečenje se je zdelo, da gravitacija skoraj nima vpliva na učinkovitost bakterij. Vzorci zSphingomonas desiccabilisinBacillus subtilisso bile veliko učinkovitejše od njihovih sterilnih kontrol, saj so v povprečju proizvedle 184 % in 283 % več vanadija v povprečju na vseh treh ravneh gravitacije.
Ena od možnih razlag za to pomanjkanje gravitacijskega učinka je vsakdanja, a bistvena – dolžina samega poskusa (21 dni) je morda omogočila, da so bili mikrobi tako visoko koncentrirani, kot bi lahko. Krajša obdobja rasti lahko pokažejo, da imata sedimentacija in konvekcija večji vpliv na zmožnost mikroba, da dostopa do materiala, če medija še ne nasičita v celoti.
Astronavt Luca Parmitano je na ISS namestil poskus BioRock.
Zasluge - NASA
Kakor koli že, ti poskusi Biorock kažejo izvedljivost uporabe tehnik biominiranja v vesolju, vsaj v majhnem obsegu. Povečanje na industrijske procese, ki so potrebni za ekonomsko rudarjenje Lune ali asteroida, bi bil velik korak naprej, vendar bo, tako kot pri večini znanosti in inženiringa, potrebno več raziskav, preden se bo kateri koli proces izkazal za učinkovitega. Morda pa se bodo nekega dne pojavile ladje z velikanskimi plavajočimi kadi mikrobov, ki bodo zavzeto žvečili skale, zbrane z asteroida.
Nauči se več:
NASA - Raziskovalci so uspešno izvedli biominiranje vanadija na vesoljski postaji
Meje v mikrobiologiji – Mikrobno izboljšano rudarjenje vanadija in bioremediacija pod mikro- in marsovsko gravitacijo na Mednarodni vesoljski postaji
SlashGear – NASA je z uporabo mikrobov pridobila vanadij na ISS
UT - Bakterije, ki jedo kovine, bi lahko pustile svoje 'prstne odtise' na Marsu in dokazale, da so nekoč gostile življenje
Vodilna slika:
Fluorescenčna mikroskopska slika biofilma Spingomonas desiccabilis, ki raste na bazaltu, preden je bil izstreljen v vesolje.
Kredit - ESA