На Земле бактерии играют очень важную роль в извлечении минералов из земли. Они участвуют в естественном выветривании и разрушении горных пород, высвобождая содержащиеся в них вещества. Способность по выщелачиванию металлов из окружающей среды уже используется в горнодобывающих предприятиях – это так называемый биомайнинг, который обладает рядом преимуществ. Например, он помогает снизить зависимость от цианида при добыче золота. Бактерии также могут способствовать обеззараживанию загрязненной почвы.
Бактерии могут добывать полезные ископаемые даже из астероидов
Эксперименты на борту Международной космической станции показали, что бактерии могут добывать полезные ископаемые в космосе с эффективность до 400% от земной нормы. Благодаря им у человечества появится способ добывать из астероидов магний, железо и редкоземельные минералы, которые мы широко используем в электронике и сплавах.
Добывать минералы в космосе может быть немного проще, чем мы думали – и помогут нам в этом микробы
В космических средах, таких как астероиды, Луна и даже Марс, добыча полезных ископаемых будет ценным инструментом. Доставка материалов с Земли стоит невероятно дорого; даже использование самого дешевого на сегодняшний день варианта, Falcon Heavy от SpaceX, обойдется в $1500 за килограмм полезной нагрузки. Поэтому исследователи активно изучают технологию биодобычи в космосе.
«Микроорганизмы очень разнообразны. Так что, по мере того, как мы будем осваивать космос, их можно использовать для выполнения множества процессов», — пояснила астробиолог Роза Сантомартино из Эдинбургского университета в Великобритании.
За 10 лет команда разработала небольшое устройство размером со спичечный коробок, названное «реактором биоразработки», которое можно перевезти и установить на МКС. В июле 2019 года 18 таких реакторов были отправлены на космическую станцию для экспериментов.
Каждый реактор биодобычи содержал бактериальный раствор, внутри которого находился небольшой кусок базальта, вулканической породы, в изобилии встречающейся на Луне. В течение трехнедельного периода базальт в каждом реакторе подвергался воздействию бактериального раствора, чтобы определить, могут ли бактерии выполнять функцию выщелачивания горных пород в условиях низкой гравитации.
Моделируя гравитацию Марса, Земли (с использованием центрифуги) и условия микрогравитации, команда провела эксперименты с отдельными растворами трех разных бактерий: Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis и Cupriavidus Metallidurans. Контрольный раствор без бактерий использовали в качестве отправной точки и сравнительного образца.
Исследователи обнаружили, что эффективность бактериального выщелачивания при изменении силы тяжести изменялась незначительно. Для B. subtilis и C. Metallidurans уровень извлечения редкоземельных минералов был чуть ниже нормы. Только раствор S. desiccabilis показал, что бактерии извлекли из базальта значительно больше редкоземельных минералов, чем их сородичи в контрольном растворе.
Ученые пришли к выводу, что при достаточном количестве питательных веществ биодобыча возможна даже условиях силы тяжести, отличной от земной. «Наши эксперименты подтверждают научную и техническую осуществимость биологически усиленной добычи элементарных ресурсов в Солнечной системе. Хотя добывать эти элементы в космосе для того, чтобы доставлять их на Землю, экономически нецелесообразно, космическая биоминерация потенциально могла бы поддерживать колонии людей на других планетах», — заявил астробиолог Чарльз Кокелл из Эдинбургского университета.