science >> Wetenschap >  >> Astronomie

De kracht van microben benutten voor mijnbouw in de ruimte

Sphingomonas desiccabilis , een van de drie microben gekozen voor het BioRock-experiment, zien groeien op basalt. Gerund door een onderzoeksteam van de Universiteit van Edinburgh in het VK, BioRock test hoe veranderde zwaartekracht de vorming van biofilms op het internationale ruimtestation ISS beïnvloedt. Krediet:UK Centre for Astrobiology/University of Edinburgh

Eeuwenlang, mensen hebben het harde werk gedaan om nuttige mineralen en metalen uit vast gesteente te winnen. Vervolgens, wetenschappers leerden hoe ze de kracht van kleine microben konden benutten om een ​​deel van dit werk te doen. Dit proces, biomining genoemd, is gemeengoed geworden op aarde.

Terwijl mensen expedities plannen naar plaatsen zoals de maan en Mars, biomining biedt een manier om de benodigde materialen op andere planetaire lichamen te verkrijgen in plaats van ze van de aarde te halen. Deze benadering wordt in-situ gebruik van hulpbronnen genoemd. Echter, microben en rotsen werken anders samen buiten de zwaartekracht van de aarde, mogelijk van invloed zijn op de output van buitenaardse biomining.

Een nieuw onderzoek op het internationale ruimtestation ISS vertegenwoordigt de eerste studie van hoe microben groeien op en planetaire rotsen veranderen in microzwaartekracht en de gesimuleerde zwaartekracht van Mars. De studie, BioRock, is ook de eerste test van buitenaardse biomining en het eerste gebruik van een prototype miniatuur mijnbouwreactor in de ruimte.

"We bestuderen drie soorten microben, wat ons de eerste vergelijking geeft tussen het gedrag van verschillende microben in de ruimteomgeving, " zei hoofdonderzoeker Charles Cockell, professor aan het UK Centre for Astrobiology, Universiteit van Edinburg. Wetenschappers weten heel weinig over hoe microzwaartekracht de interacties tussen microben en mineralen beïnvloedt, maar eerder onderzoek toont aan dat de hechting van microben aan oppervlakken, of vorming van biofilms, komt anders voor in de ruimte.

Een microbiële biofilm die groeit op basaltgesteente. Krediet:Rosa Santomartino, UK Centrum voor Astrobiologie/Universiteit van Edinburgh

In het algemeen, biofilms nemen toe, dikker worden en bepaalde vormen en structuren vertonen in microzwaartekracht. Onderzoekers verwachten vergelijkbaar gedrag van de microben in het BioRock-onderzoek.

"Voor het onderzoek we gebruiken basaltgesteente dat van nature erg blaasjes is, of veel spaties bevat, om te zien hoe de bacteriën interageren in deze holtes in microzwaartekracht, " zei Rosa Santomartino, een postdoctoraal wetenschapper in het Cockell-lab die de groei van de microben onderzoekt. Terug op aarde, onderzoekers zijn van plan om te onderzoeken hoe de microben over en in de rots groeiden en om de drie soorten microben te vergelijken.

Ze zullen ook kijken naar de elementen die zijn uitgeloogd in de vloeistof rond de rots, en onderzoek hoe goed de verschillende microben meer dan 20 verschillende elementen uit de rotsen hebben gehaald. De drie microben omvatten een geïsoleerd uit woestijnkorsten in het westelijke Colorado-plateau van de Verenigde Staten, een geleverd door het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum, en een andere die bekend staat om zijn weerstand tegen zware metalen, geleverd door het Belgisch Centrum voor Nucleair Onderzoek.

"Het BioRock-experiment begint de puzzelstukjes in elkaar te leggen, " voegde Cockell toe. "Begrijpen hoe microben met elkaar omgaan, groeien en elementen uit een rotsoppervlak halen in microzwaartekracht en gesimuleerde Mars-zwaartekracht ons zal vertellen, Voor de eerste keer, als een lage zwaartekracht het vermogen van micro-organismen beïnvloedt om zich aan rotsoppervlakken te hechten en biomining uit te voeren. Met andere woorden, of buitenaardse mijnbouw mogelijk is."

Zes van de biomining-reactoren zijn naar het ruimtestation gestuurd voor het BioRock-onderzoek. Krediet:Rosa Santomartino, UK Centrum voor Astrobiologie/Universiteit van Edinburgh

De resultaten moeten een kwalitatieve en kwantitatieve vergelijking bieden van bacteriële en rotsinteracties die plaatsvinden bij terrestrische zwaartekracht, gesimuleerde Martiaanse zwaartekracht, en microzwaartekrachtniveaus. Bijvoorbeeld, de afwezigheid van thermische convectie in microzwaartekracht zou de toevoer van voedsel en zuurstof naar bacteriën in rotsachtige omgevingen kunnen beperken en hun groei kunnen onderdrukken.

"We hopen inzicht te krijgen in hoe microben in de ruimte groeien en hoe we ze kunnen gebruiken bij menselijke verkenning en vestiging van de ruimte, van mijnbouw tot het veranderen van rotsen in bodems op de maan en Mars, ", zei Cockell. Microbe-gesteente-interacties kunnen rots in bodem veranderen en ontdekkingsreizigers zouden ze op een dag kunnen gebruiken om regoliet te transformeren - de laag stoffige, gefragmenteerd puin dat het oppervlak van de maan bedekt, Mars, en asteroïden - in de bodem voor het kweken van planten.

Volgende, de onderzoekers zullen aanvullende experimenten uitvoeren met verschillende microben en materialen om het gebruik van microben voor in-situ gebruik van hulpbronnen verder te verfijnen.

"Microben zijn overal - in ons voedsel, onze huizen, en onze industriële processen - en ze doen enorm belangrijke dingen in ons dagelijks leven, ' zei Cockell. 'Terwijl we de ruimte in gaan, we kunnen microben gebruiken om ons leven gemakkelijker te maken en het succes van ruimtenederzettingen te verbeteren. BioRock gaat over het vormen van een nieuwe ruimtevaartalliantie met de microbiële wereld - door microben te gebruiken om een ​​permanente menselijke aanwezigheid in de ruimte te bevorderen."

En laat de kleine organismen een deel van het harde werk doen.