Naarmate de mensheid dichter bij de mogelijkheid komt om miljoenen kilometers van de aarde te leven en te werken op planeten zoals Mars, wetenschappers kijken verder dan onze planeet hoe ze de materialen kunnen verwerven die nodig zijn om een ​​zichzelf in stand houdende aanwezigheid in de ruimte te vestigen.

Onderzoekers testen mijnbouwmethoden in microzwaartekracht om te zien of asteroïden een enorme nieuwe bron van waardevolle materialen en sporenelementen kunnen vormen. Het ESA (European Space Agency) BioAsteroid-experiment dat wordt gelanceerd aan boord van de 21e SpaceX-vrachtbevoorradingsmissie, onderzoekt biomining in microzwaartekracht aan boord van het internationale ruimtestation. De studie doet dit door experimentele apparaten (bioreactoren) naar het ruimtestation te sturen die asteroïde materiaal bevatten en door de mogelijkheden van microben te observeren om nuttige elementen uit het rotsachtige substraat te extraheren.

Biomining is een milieuvriendelijke en energiezuinige manier om nuttige elementen te extraheren door microben te gebruiken om rotsen af ​​te breken om grond te maken of voedingsstoffen te leveren. Microben zijn kleine organismen zoals bacteriën en schimmels die een breed scala aan functies hebben. Sommige microben hebben vermogens die nuttig kunnen zijn voor mensen, zoals biomining. "Microben zijn erg goed in het doen van deze dingen, omdat ze al drie en een half miljard jaar elementen aan het delven zijn, lang voordat de mens kwam, " zegt BioAsteroid Investigator en professor aan het UK Centre for Astrobiology aan de Universiteit van Edinburgh, Charles Cockel.

Hoewel biomining op aarde is gebruikt om problemen van vervuiling aan te pakken, zoals de afvoer van zure mijnen, een belangrijke vraag is hoe deze microben zich hechten aan oppervlakken, of biofilms vormen, in de ruimte. Microzwaartekracht kan fundamentele fysieke processen zoals convectie en het mengen van vloeistoffen veranderen. Cockell heeft een aantal van deze vragen behandeld als hoofdonderzoeker van BioRock, die in 2019 op het ruimtestation werd uitgevoerd na de levering op SpaceX CRS-18. Dit eerdere ESA-onderzoek onderzocht hoe microzwaartekracht en Martiaanse zwaartekracht de microbiële processen die betrokken zijn bij biomining beïnvloeden. Tot verbazing van het onderzoeksteam, microzwaartekracht had geen nadelig effect op biomining. De resultaten zijn eerder dit jaar gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature. "De microben waren in staat om op dezelfde manier te biominen onder verschillende zwaartekrachtomstandigheden. We hebben met succes de extractie van zeldzame aardelementen uit basalt aangetoond, een bestanddeel van het maan- en Marsoppervlak, ' zegt Cockel.

Nu BioRock de eerste technische demonstratie heeft voltooid van een bioreactor die biomining uitvoert op basalt, Cockell heeft zijn zinnen gezet op het extraheren van elementen uit asteroïden. "Het hele punt van BioAsteroid is om te proberen te begrijpen hoe microben interageren met asteroïdemateriaal in microzwaartekracht, en of ze kunnen worden gebruikt om te versnellen, of katalyseren, de afbraak van asteroïde materiaal om nuttige elementen vrij te maken, ' zegt Cockel.

BioAsteroid richt zich op microben die eerder in biomining zijn gebruikt, maar met een nieuwe twist. "In plaats van naar basalt te kijken, we kijken naar asteroïde materiaal. In plaats van alleen bacteriën, we kijken naar een bacterie en een schimmel, en een bacterie en een schimmel vermengd, ", zegt Cockell. De schimmels die in BioAsteroid worden gebruikt, zijn agressieve oplossers van gesteente, veel zuur produceren en netwerken vormen over rotsen met mycelia. Door de pH van de omgeving te verlagen, de microben zullen positief geladen elementen uit asteroïde materiaal halen, waardoor het kapot gaat.

Het grotendeels geautomatiseerde onderzoek zal 19 dagen actief zijn, waarbij de microben en schimmels zullen interageren met stukjes van een 4,5 miljard jaar oude chondrite-asteroïde die in Marokko is gevonden. Elk van de 12 kamers zal ongeveer 1 gram asteroïde en 5 milliliter vloeistof bevatten die ongeveer 1-5 miljard microben bevat.

"Je moet dingen uit de korst van een planeet halen om dingen te bouwen, of het nu ijzer is in je ruimteschip, of dat het zeldzame aardelementen zijn in je mobiele telefoons of je computerschermen, ", zegt Cockell. "Beschaving is gebouwd op elementen die uit de aardkorst zijn gegraven." Deze elementen zijn door de geschiedenis heen gedolven en gebruikt voor gereedschappen:van metallurgie tot de miniaturisering van elektronische componenten zoals condensatoren en magneten. Misschien in de toekomst, de mensheid zal ruimterotsen hebben, en natuurlijk microbiële mijnwerkers, te danken voor ruimtekolonies en nieuwe technologieën.