Новое исследование, проведённое на Международной космической станции (МКС), показало, что микроорганизмы способны извлекать металлы из космических камней в невесомости — это открывает перспективу «биоминералогии» вне Земли и может существенно изменить подходы к добыче ресурсов в космосе.
Почему микробы в космосе — не просто пассажиры
Микроорганизмы уже давно сопровождают людей в космосе — они живут на экипаже, внутри оборудования и в пищевых запасах. Изучение их поведения в условиях микрогравитации считается важнейшей задачей космической биологии, поскольку это помогает понять, как биология адаптируется к космосу и какие изменения происходят на уровне метаболизма и жизнедеятельности.
Однако эксперимент, проведённый командой учёных из Корнеллского университета (США) и Эдинбургского университета (Великобритания), пошёл значительно дальше — он оценил способность микробов «выщелачивать» металлы из метеоритного материала в условиях невесомости.
Эксперимент на МКС: как всё проходило
Проект, известный как BioAsteroid, был разработан для проверки эффективности так называемого биовыщелачивания — процесса извлечения металлов с помощью живых микроорганизмов — в условиях микрогравитации.
Для эксперимента были использованы:
- бактерия Sphingomonas desiccabilis,
- гриб Penicillium simplicissimum.
Учёные размещали кусочки метеорита класса L-хондритов — материала, похожего на типичные каменные тела в поясе астероидов — в специальных контейнерах с культурами микроорганизмов. Затем в лаборатории на Земле и на МКС проводили параллельные пробы, чтобы сравнить процессы в условиях нормальной гравитации и микрогравитации.
Вытягивание металлов: результаты
Анализ 44 химических элементов показал, что:
- для ряда металлов значительная часть извлечения происходила именно благодаря биологическим процессам в присутствии бактерий или грибов;
- в невесомости без микробов извлечение металлов раствором (небиологическое) оказалось менее эффективным, чем на Земле;
- микробы в обеих условиях — как на Земле, так и на МКС — поддерживали процесс извлечения металлов примерно на стабильном уровне.
При этом грибы особенно проявили себя в условиях микрогравитации, увеличивая производство карбоновых кислот — веществ, которые связываются с металлическими ионов, способствуя их высвобождению из породы. Это привело к повышенной экстракции палладия, платины и других элементов платиновой группы.
Почему используют микробы
Организмы, участвующие в эксперименте, способны продуцировать органические кислоты, особенно карбоновые, которые вступают в химическое взаимодействие с минералами и способствуют их разложению без необходимости использования высоких температур или агрессивных химикатов.
На Земле такая биоминералогия уже применяется в горной промышленности для извлечения металлов из руды с меньшим уровнем загрязнения окружающей среды, чем традиционные термические или химические методы.
Что изменяет невесомость
Исследование показало, что условия микрогравитации на МКС изменяют метаболизм микробов — особенно грибов — которые в невесомости синтезировали больше биомолекул, вовлечённых в выщелачивание металлов.
При этом без присутствия микроорганизмов раствор проявлял меньшую способность извлекать металлы в космосе, чем на Земле. Это означает, что биологические процессы в невесомости могут играть ключевую роль в будущих технологиях добычи ресурсов.
Перспективы: биоминералогия за пределами Земли
Результаты эксперимента подчёркивают, что использование микроорганизмов для добычи ресурсов в космосе — не только научный интерес, но и потенциально практическая технология для будущих миссий. В частности:
- биоминералогия может помочь получать металлы для строительства и производства прямо в космосе, сокращая необходимость доставки тяжёлого оборудования с Земли;
- она может быть использована на Луне, Марсе или астероидах, где традиционная добыча крайне затруднена и дорогостоящая;
- это также важно для создания замкнутых циклов ресурсов при длительных миссиях и колонизации.
Помимо космической эксплуатации, такие технологии могут способствовать развитию более устойчивых методов добычи на Земле, например, для переработки отходов или добычи металлов в сложных природных условиях.
Основные факты
- Эксперимент проводился на Международной космической станции с участием бактерий и грибов, способных извлекать металлы из метеоритного материала.
- Использовались микроорганизмы Sphingomonas desiccabilis и Penicillium simplicissimum для биоминералогии в невесомости.
- Результаты показали, что микробы стабильно способствуют извлечению элементов, таких как палладий и платина, даже при отсутствии гравитации.
- Небиологическое выщелачивание в микрогравитации оказалось менее эффективным, чем на Земле.
- Это открытие может стать основой для разработки биотехнологий добычи ресурсов в космосе.
Исследование демонстрирует потенциал комбинации биологии и космической инженерии — нового направления, которое в будущем может стать ключевым для освоения и устойчивого использования ресурсов за пределами Земли.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
