На протяжении веков люди выполняли тяжелую работу по добыче полезных ископаемых и металлов из твердых пород. Затем ученые узнали, как использовать силу крошечных микробов для выполнения этой работы. Этот процесс, называемый биодобычей, стал обычным явлением на Земле.
Поскольку люди планируют экспедиции в такие места, как Луна и Марс, биодобыча предлагает способ получения необходимых материалов на других планетарных телах, а не привозить их с Земли. Такой подход называется использованием ресурсов на месте. Однако микробы и камни по-разному взаимодействуют вне гравитации Земли, что может повлиять на результаты внеземной биодобычи.
Новое исследование на Международной космической станции представляет собой первое исследование того, как микробы растут на планетарных камнях и изменяют их в условиях микрогравитации и имитации марсианской гравитации. Исследование BioRock также является первым испытанием внеземной биодобычи и первым использованием прототипа миниатюрного майнингового реактора в космосе.
«Мы изучаем три типа микробов, что дает нам первое сравнение между поведением разных микробов в космической среде», - сказал главный исследователь Чарльз Кокелл, профессор Центра астробиологии Великобритании Эдинбургского университета. Ученые очень мало знают о том, как микрогравитация влияет на взаимодействие микробов и минералов, но предыдущие исследования показывают, что прикрепление микробов к поверхностям или образование биопленок в космосе происходит по-разному.
В целом биопленки увеличиваются, становятся толще и приобретают особую форму и структуру в условиях микрогравитации. Исследователи ожидают увидеть подобное поведение микробов в расследовании BioRock.
«Для исследования мы используем базальтовую породу, которая по своей природе очень пузырчатая или содержит много пространств, чтобы увидеть, как бактерии взаимодействуют в этих полостях в условиях микрогравитации», - сказала Роза Сантомартино, научный сотрудник Института Кокелла. лаборатории, исследующей рост микробов. Вернувшись на Землю, исследователи планируют изучить, как микробы проникли в скалу, и сравнить три типа микробов.
Они также изучат элементы, вымытые в жидкость вокруг скалы, и изучат, насколько хорошо разные микробы извлекли более 20 различных элементов из горных пород. Три микроба включают один, выделенный из корок пустыни на западе плато Колорадо в Соединенных Штатах, один, предоставленный Немецким аэрокосмическим центром, и еще один, известный своей устойчивостью к тяжелым металлам, предоставленный Бельгийским центром ядерных исследований..
«Эксперимент BioRock начинает собирать кусочки головоломки вместе», - добавил Кокелл.«Понимание того, как микробы взаимодействуют, растут и извлекают элементы с поверхности камня в условиях микрогравитации и смоделированной гравитации Марса, впервые скажет нам, влияет ли низкая гравитация на способность микроорганизмов прикрепляться к поверхности камня и выполнять биодобычу. Другими словами, возможна ли внеземная добыча полезных ископаемых."
Результаты должны предоставить качественное и количественное сравнение взаимодействий бактерий и горных пород, происходящих при земной гравитации, смоделированной марсианской гравитации и микрогравитации. Например, отсутствие тепловой конвекции в условиях микрогравитации может ограничить поступление пищи и кислорода к бактериям в каменистой среде и подавить их рост.
«Мы надеемся получить представление о том, как микробы растут в космосе и как мы можем использовать их в исследованиях человека и заселении космоса, от добычи полезных ископаемых до превращения камней в почвы на Луне и Марсе», - сказал Кокелл. Взаимодействия микробов и горных пород могут превращать горные породы в почвы, и однажды исследователи могут использовать их для преобразования реголита - слоя пыльных фрагментированных обломков, покрывающих поверхность Луны, Марса и астероидов, - в почвы для выращивания растений.
Далее исследователи проведут дополнительные эксперименты с различными микробами и материалами, чтобы еще больше усовершенствовать использование микробов для использования ресурсов на месте.
«Микробы повсюду - в нашей еде, наших домах и наших производственных процессах - и они делают чрезвычайно важные вещи в нашей повседневной жизни», - сказал Кокелл. «По мере того, как мы продвигаемся в космос, мы можем использовать микробы, чтобы облегчить себе жизнь и улучшить успех космических поселений. BioRock - это формирование нового космического альянса с микробным миром - использование микробов для обеспечения постоянного присутствия человека в космосе."
И пусть крошечные организмы делают часть тяжелой работы.