Ambicje człowieka w zakresie eksploracji kosmosu wymagają samowystarczalności. W miarę jak zagłębiamy się w przestrzeń kosmiczną, poleganie na zasobach Ziemi staje się niepraktyczne. Asteroidy, szczególnie te bogate w metale platynowe, stanowią potencjalne rozwiązanie: lokalne wydobycie. Niedawny eksperyment na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) wykazał niesamowitą zdolność: grzyby i bakterie mogą wydobywać metale z materiału imitującego asteroidę w warunkach mikrograwitacji, otwierając obiecującą drogę do zrównoważonego wykorzystania zasobów kosmicznych.
Projekt BioAsteroid
Naukowcy z Uniwersytetu w Edynburgu pod kierownictwem profesora Charlesa Cockella przeprowadzili projekt BioAsteroid. Przetestowali Sphingomonas desiccabilis (bakterię) i Penicillium simplicissimum (grzyb) na materiale L-chondrytowym, powszechnym typie skał kosmicznych. Celem było określenie, które pierwiastki można wydobyć biologicznie i jak zachowują się mikroorganizmy w wyjątkowym środowisku kosmicznym.
Eksperyment ten jest o tyle ważny, że jako jeden z pierwszych analizuje oddziaływanie mikroorganizmów z materiałami meteorytowymi w warunkach mikrograwitacji. Jak wyjaśnia dr Rosa Santomartino z Cornell University i University of Edinburgh: „Chcieliśmy, aby podejście było dostosowane do indywidualnych potrzeb… ale także ogólne, aby zwiększyć jego skuteczność”. Naukowcy celowo wykorzystali dwa różne gatunki, ponieważ wydobywają różne pierwiastki.
Jak działa ekstrakcja drobnoustrojów
Kluczem do tego procesu są kwasy karboksylowe. Zarówno grzyby, jak i bakterie wytwarzają cząsteczki węgla, które mogą wiązać się z minerałami w skałach, skutecznie je rozpuszczając i uwalniając metale. Eksperyment nie dotyczył tylko tego, jakie elementy zostały wyekstrahowane, ale jak przebiegał ten proces w przestrzeni kosmicznej. Aby to zrozumieć, zespół przeprowadził analizę metabolomiczną, przyglądając się biomolekułom wytwarzanym przez drobnoustroje podczas procesu ekstrakcji.
Kosmos kontra Ziemia: co się zmieniło?
Astronauta Michael Scott Hopkins przeprowadził eksperyment na ISS, a naukowcy przeprowadzili równoległe badania na Ziemi, aby porównać wyniki. Analiza 44 pierwiastków wykazała, że ekstrakcja mikrobiologiczna była bardziej stabilna w przestrzeni kosmicznej niż ługowanie niebiologiczne, co zmniejszyło jej skuteczność w warunkach mikrograwitacji.
W szczególności grzyb wykazywał zwiększoną produkcję kwasów karboksylowych, co wzmagało uwalnianie cennych metali, takich jak pallad, platyna i inne. Jest to niezwykle istotne, ponieważ sugeruje, że procesy biologiczne mogą w dłuższej perspektywie przewyższać metody tradycyjne w przypadku niektórych pierwiastków. Jak zauważa dr Alessandro Stirpe, zespół zidentyfikował subtelne, ale istotne różnice w zachowaniu drobnoustrojów w kosmosie w porównaniu z Ziemią.
Implikacje dla przyszłego górnictwa w kosmosie
Wyniki pokazują, że drobnoustroje mogą utrzymać stałą wydajność wydobycia niezależnie od grawitacji, co jest znaczącą zaletą w przypadku wydobycia asteroid. W przypadku niektórych metali proces mikrobiologiczny niekoniecznie poprawia ekstrakcję, ale zapewnia jej stabilność nawet bez grawitacji. Szybkość ekstrakcji różni się również w zależności od ekstrahowanego metalu i użytego drobnoustroju.
Wyniki badania, opublikowane w npj Microgravity, stanowią ważny krok w kierunku opracowania zrównoważonego wydobycia zasobów kosmicznych. Dowodzi, że systemy biologiczne mogą skutecznie funkcjonować w mikrograwitacji, oferując potencjalną ścieżkę do niezależnej eksploracji kosmosu i wykorzystania zasobów.
Możliwość wytwarzania metali lokalnie w przestrzeni kosmicznej nie jest już tylko koncepcją teoretyczną. Eksperyment ten potwierdza jego wykonalność i kładzie podwaliny pod dalsze badania mające na celu udoskonalenie tych metod na potrzeby przyszłych operacji wydobywania asteroid.
