Historie pohlížela na hornictví jako na práci, která vyžaduje hodně těžké techniky a fyzické práce. Vytahování cenného materiálu ze země bylo nezbytné pro lidský pokrok po tisíce let. Tento pokrok vedl k alternativní metodě, jak dostat tyto zdroje ze Země nebo jiných nebeských těles. Nová technika se opírá o symbiotického životního partnera, který s námi žije po tisíciletí – bakterie. Nedávný experiment, který provedla ESA Biorock výzkumný tým ukazuje, že tento proces – známý jako „biotěžba“ – by mohl být nejúčinnějším způsobem sběru některých materiálů ve vesmíru.
Nový výzkum nebyl prvním vesmírným experimentem Biorock. V roce 2019 tým ukázal, že dokáže extrahovat vzácné prvky Země (REE) pomocí biofilmu připojeného k čediče, což je typ vyvřelé horniny, která je také přítomná na Marsu i Měsíci. REE, ačkoli se vyskytují téměř všude na Zemi, jsou přítomny pouze na nepatrných úrovních. Jejich těžba je při použití tradičních metod ve většině lokalit neúměrně nákladná, ačkoli se široce používají v různých průmyslových procesech a výrobcích špičkových technologií.
Anton Petrov popisující proces biotěžby.
Poděkování – kanál YouTube Antona Petrova
REE však nebyly jediným zajímavým materiálem pro experiment Biorock. I když sám o sobě není vzácným prvkem Země, je vanad také široce používán v průmyslových procesech, včetně zpevňování oceli, výrobě supravodivých zařízení a baterií. Ústředním bodem nového článku byla data o sběru vanadu, ale tato data byla sbírána současně s původními daty REE.
Ve studii byly použity tři různé typy bakterií – Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis a Cupriavidus metallidurans. Astronauti je krmili jakýmsi horninovým substrátem známým jako R2A, známým růstovým médiem pro všechny tři typy bakterií. Namísto drcení čediče, jak by se to s největší pravděpodobností dělo ve velkých bioreaktorech, vzali experimentátoři tenké plátky čediče sesbírané z lomu na Islandu, který je nápadně podobný čedičům nalezeným na Měsíci a Marsu.
Video NASA popisující projekt biotěžby.
Poděkování – kanál NASA Johnson YouTube
Po přípravě letu a přistání na ISS představili astronauti vzorky a inkubátor KUBIK . Dva z experimentálních kontejnerů se začaly otáčet, aby simulovaly marťanskou a měsíční gravitaci. Třetí kontejner zůstal stát na vesmírné stanici, zatímco další kontejner sloužil jako kontrola v Ames Research Center NASA. Kromě toho vědci umístili „sterilní“ komory, do kterých nebyly zavedeny žádné bakterie, na obě místa a na všech úrovních gravitace. Ty by byly použity jako „kontroly“ experimentu, aby se zjistilo, kolik vanadu bylo extrahováno z čediče jednoduše přítomností bakterií.
Zpočátku si tým myslel, že rozdíly v gravitaci budou mít velký rozdíl v účinnosti bakterií při sběru vanadu. Gravitace má zásadní vliv na dva procesy dynamiky tekutin – sedimentaci a konvekci – ovlivňující, jak moc by byly bakterie vystaveny substrátovému materiálu.
Obrázek experimentálních komor BioRock předtím, než byly převezeny na ISS.
Úvěr - ESA
Ale k jejich překvapení se zdálo, že gravitace nemá téměř žádný vliv na účinnost bakterií. Vzorky sSphingomonas desiccabilisaBacillus subtilisbyly mnohem účinnější než jejich sterilní kontroly, produkovaly v průměru o 184 % a 283 % více vanadu v průměru na všech třech úrovních gravitace.
Jedno potenciální vysvětlení tohoto nedostatku gravitačního efektu je všední, ale zásadní – délka samotného experimentu (21 dní) možná umožnila mikrobům dosáhnout tak vysoké koncentrace, jak by byli schopni. Kratší období růstu může ukázat, že sedimentace a konvekce mají větší dopad na schopnost mikrobů získat přístup k materiálu, pokud ještě plně nenasycují média.
Astronaut Luca Parmitano nainstaloval na ISS experiment BioRock.
Kredit - NASA
Ať tak či onak, tyto experimenty Biorock ukazují životaschopnost použití biotěžebních technik ve vesmíru, alespoň v malém měřítku. Rozšíření na průmyslové procesy potřebné k těžbě Měsíce nebo asteroidu ekonomicky by bylo velkým skokem kupředu, ale stejně jako u většiny vědy a techniky bude vyžadovat další výzkum, než bude možné prokázat účinnost jakéhokoli procesu. Ale možná se jednoho dne objeví lodě s obřími plovoucími káděmi mikrobů, kteří pilně žvýkají kameny nasbírané z asteroidu.
Další informace:
NASA - Výzkumníci úspěšně biominovali vanad na palubě vesmírné stanice
Hranice v mikrobiologii - Mikrobiálně vylepšená těžba vanadu a bioremediace pod mikro a Mars gravitací na Mezinárodní vesmírné stanici
SlashGear – NASA biotěžila vanad na ISS pomocí mikrobů
UT - Bakterie požírající kovy mohly na Marsu zanechat své „otisky prstů“, což dokazuje, že kdysi hostily život
Hlavní obrázek:
Fluorescenční mikroskopický snímek biofilmu Spingomonas desiccabilis rostoucího na čediči předtím, než byl vypuštěn do vesmíru.
Úvěr - ESA
