Space Biomining: Inching Towards Human Settlements Beyond Earth

Resultaterne af BioRock-eksperimentet indikerer, at bakteriel understøttet minedrift kan udføres i plads. Efter succesen med BioRock-studiet er BioAsteroid-eksperimentet i gang nu. I denne undersøgelse dyrkes bakterier og svampe på asteroidalt materiale i en inkubator under mikrogravitationstilstand af plads station for at studere biofilmdannelse, bioudvaskning og andre kemiske og biologiske ændringer, herunder de genetiske transkriptionelle ændringer. Space biomining er en væsentlig opdagelse, der ser ud til at have et stort potentiale fremover.

Human bebyggelser ud over Jorden on Moon eller planeter som Mars in plads har længe været temaet for science fiction. Men seriøse tanker og forskningsaktiviteter hertil har været i gang i de sidste to årtier. Et af nøglespørgsmålene før det videnskabelige samfund har været, hvordan man erhverver de materialer (såsom oxygen, vand, byggematerialer, herunder metaller og mineraler osv.), der er nødvendige for at etablere en selvopretholdende tilstedeværelse i plads ⁽¹⁾.  

Biomining dvs. udvinding af metaller fra malme igennem biokatalyse at bruge mikroorganismer som bakterier og archaea er i praksis længe på planet Jorden. I øjeblikket bruges denne metode til at udvaske kobbersulfider og forbehandle guldmalme og også til at udvinde metaller fra oxiderede malme og til at genvinde metaller fra affald ⁽²⁾.   

Kan teknikken til biomining effektivt anvendes under mikrogravitationsforhold i ydre plads at udvinde nødvendige materialer til menneskelig bosættelser? Kan mikroorganismer hjælpe med at udvinde metal og materialer ved hjælp af asteroidematerialer eller sten, der er tilgængelige på Moon or Mars? Viden om mikrobe-mineral interaktioner i plads anses også for vigtigt på grund af dets potentiale i jorddannelse, dannelse af bioskorper i lukkede tryk rum, brug af regolit (lag af fast materiale over grundfjeld) og fremstilling af byggematerialer. Space biomineeksperimenter blev designet nøjagtigt af disse grunde for at forstå virkningerne af ændret tyngdekraft.  

Til dette formål europæiske Space Agency udførte BioRock-eksperimentet på International Space Station (ISS) i 2019. Eksperimenter blev designet til at studere bioudvaskning af sjældne-jorden elementer fra basaltisk bjergart i tre tyngdekraftsforhold, dvs. mikrogravitation, simuleret Mars tyngdekraft og simuleret Jorden tyngdekraft. Tre bakteriearter, Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilisog Cupriavidus metallidurans blev brugt i undersøgelsen. Den testede hypotese var, om ”forskellige gravitationsregimer kan påvirke de endelige cellekoncentrationer, der opnås efter en flerugers periode i rummet''. Resultaterne antydede ingen signifikant effekt af forskellige tyngdekraftsbetingelser på det endelige bakteriecelleantal, hvilket antyder, at effektiviteten af ​​blegeprocessen forbliver den samme under forskellige tyngdekraftsbetingelser. Disse resultater af BioRock-eksperimentet indikerer, at bakteriel understøttet minedrift kan udføres i rummet. Rumbiomining er en væsentlig opdagelse, der ser ud til at have et stort potentiale fremover ^(3,4).  

Efter succesen med BioRock-studiet er BioAsteroid-eksperimentet i gang nu. I denne undersøgelse dyrkes bakterier og svampe på asteroidalt materiale i en inkubator under mikrogravitationstilstand i rumstationen for at studere biofilmdannelse, bioudvaskning og andre kemiske og biologiske ændringer, herunder de genetiske transkriptionelle ændringer⁽⁵⁾.  

Med disse trædesten er menneskeheden helt sikkert på vej frem mod menneskelig bebyggelser ud over planet Jorden.

***

Referencer:

1. NASA 2007. Rapport om Lunar Regolith Biomining Workshop. Tilgængelig online på https://core.ac.uk/download/pdf/10547528.pdf  

2. Johnson DB., 2014. Biomining — bioteknologier til udvinding og genvinding af metaller fra malme og affaldsmaterialer. Aktuel udtalelse i bioteknologi. Bind 30, december 2014, side 24-31. DOI: https://doi.org/10.1016/j.copbio.2014.04.008  

3. Cockell, CS, Santomartino, R., Finster, K. et al., 2020. Biomineeksperiment i rumstation viser udvinding af sjældne jordarters grundstoffer i mikrogravitation og Mars-tyngdekraft. Udgivet: 10. november 2020. Nature Communication 11, 5523 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-19276-w 

4. Santomartino R., Waajen A., et al 2020. Ingen effekt af mikrotyngdekraft og simuleret Mars-tyngdekraft på endelige bakteriecellekoncentrationer på den internationale rumstation: applikationer til rumbioproduktion. Frontiers in Microbiology., 14. oktober 2020. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.579156  

5. UK Space Agency 2020. Pressemeddelelse – Biomining-undersøgelse kan låse op for fremtidige bosættelser på andre verdener. Udgivet 5. december 2020. Tilgængelig online på https://www.gov.uk/government/news/biomining-study-could-unlock-future-settlements-on-other-worlds 

***