Mineral di angkasa boleh menjadi lebih mudah daripada yang dibayangkan – dengan bantuan beberapa penduduk terkecil di Bumi.
Eksperimen di Stesen Angkasa Antarabangsa menunjukkan bahawa bakteria dapat meningkatkan kecekapan perlombongan di angkasa lebih dari 400 peratus, menawarkan cara yang lebih mudah untuk mengakses bahan seperti magnesium, besi dan mineral nadir bumi, yang banyak digunakan dalam pembuatan elektronik dan aloi. .
Di Bumi, bakteria memainkan peranan yang sangat penting dalam mengekstraksi mineral dari bumi. Mereka mengambil bahagian dalam pelapukan semula jadi dan pemusnahan batu, melepaskan mineral yang ada di dalamnya.
Keupayaan bakteria ini untuk mengeluarkan logam dari persekitaran telah dimanfaatkan dalam operasi perlombongan; dipanggil biomining, ia mempunyai beberapa kelebihan. Ini dapat membantu, misalnya, mengurangkan pergantungan pada sianida dalam perlombongan emas. Bakteria juga dapat membantu mencemarkan tanah yang tercemar.
Di persekitaran ruang seperti asteroid, Bulan, dan bahkan Marikh, perlombongan akan menjadi alat yang berharga ketika kita membina pos-pos manusia. Menghantar bahan dari Bumi adalah mahal; malah pilihan yang paling murah, SpaceX's Falcon Heavy, berharga $ 1,500 sekilogram muatan. Oleh itu, saintis telah mengkaji kemungkinan pengeluaran bio di angkasa.
“Mikroorganisma sangat beragam, dan ketika kita bergerak ke angkasa, mereka dapat digunakan untuk melakukan banyak proses,” jelas ahli astrobiologi Rosa Santomartino dari University of Edinburgh di UK. “Perlombongan elemen berpotensi salah satunya.”
Sepanjang 10 tahun, pasukan ini mengembangkan sebuah alat kecil kotak mancis yang disebut reaktor bioproses yang dapat dengan mudah diangkut dan dipasang di Stesen Angkasa Antarabangsa. Kemudian, pada bulan Julai 2019, 18 daripada reaktor bioprospek ini dihantar ke ISS untuk eksperimen di orbit Bumi rendah.
Setiap reaktor biomas mengandungi larutan bakteria di mana sebagian kecil basalt, sebuah batu vulkanik yang berlimpah di bulan, terendam. Dalam jangka masa tiga minggu, basalt terkena larutan bakteria untuk menentukan apakah bakteria dapat melakukan fungsi yang sama dengan pelapukan batuan dalam keadaan graviti rendah.
Dalam mensimulasikan graviti Mars, mensimulasikan graviti Bumi (menggunakan centrifuge), dan mikrogravitasi, pasukan bereksperimen dengan penyelesaian berasingan dari tiga bakteria yang berbeza: Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis, dan Cupriavidus metallidurans. Penyelesaian kawalan tanpa bakteria digunakan sebagai garis dasar.
Para penyelidik mendapati bahawa tidak ada perbezaan yang signifikan dalam kecekapan pencucian bakteria bergantung pada keadaan graviti, dan untuk B. subtilis dan C. Metallidurans, pemulihan nadir bumi lebih rendah dan sedikit berbeza dari larutan kawalan.
Walau bagaimanapun, larutan S. desiccabilis mengeluarkan lebih banyak mineral nadir bumi dari basalt daripada larutan kawalan.
“Bagi S. desiccabilis, di semua nadir bumi individu dan di bawah ketiga-tiga keadaan graviti di ISS, organisme tersebut melambung dari 111.9% kepada 429.2% kawalan bukan biologi,” para penyelidik menulis dalam makalah mereka.
(Cockell et al., Nature Communications, 2020).
Oleh kerana sebelum ini ditunjukkan bahawa mikrograviti mempengaruhi proses mikroba, kesamaan antara kepekatan mineral yang diekstrak dalam ketiga-tiga keadaan graviti sangat mengejutkan. Walau bagaimanapun, pasukan menyatakan bahawa ketiga-tiga bakteria mencapai kepekatan yang sama dalam ketiga-tiga keadaan graviti, mungkin kerana mereka mempunyai nutrien yang cukup untuk melakukannya.
Mereka menyimpulkan bahawa dengan nutrien yang mencukupi, keanekaragaman hayati dapat dilakukan dalam pelbagai keadaan graviti.
“Eksperimen kami mengesahkan kemungkinan saintifik dan teknikal penambangan sumber asas yang ditingkatkan secara biologi dalam sistem suria,” kata ahli astrobiologi Charles Cockell dari University of Edinburgh.
Walaupun tidak dapat dilaksanakan secara ekonomis untuk melombong unsur-unsur ini di angkasa dan membawanya ke Bumi, perlombongan bio ruang angkasa berpotensi untuk menunjang keberadaan manusia yang bertahan di angkasa.
Sebagai contoh, hasil kajian kami menunjukkan bahawa pembinaan periuk api robotik dan manusia di rantau Bulan Oceanus Procellarum, di mana terdapat batu dengan kepekatan unsur-unsur nadir bumi yang tinggi, boleh menjadi salah satu bidang yang bermanfaat bagi perkembangan saintifik dan ekonomi manusia di luar Bumi. '
Penyelidikan ini diterbitkan dalam Nature Communications.
Sumber: Foto: Bakteria Sphingomonas desiccabilis yang tumbuh di basalt dapat dilihat di sebelah kanan batu karang semula jadi yang digunakan dalam kajian Biorock. Kredit: Rosa Santomartino, Pusat Astrobiologi UK / Universiti Edinburgh
