宇宙の鉱物は、想像よりも少し簡単です-地球で最も小さな住民の助けを借りて。
国際宇宙ステーションでの実験では、バクテリアが宇宙での採掘の効率を400％以上向上させ、電子機器や合金の製造で広く使用されているマグネシウム、鉄、希土類鉱物などの材料にアクセスする方法をはるかに簡単にすることが示されています。 .
ここ地球では、バクテリアは地球からミネラルを抽出するのに非常に重要な役割を果たします。 彼らは岩の自然な風化と破壊に参加し、含まれているミネラルを放出します。
バクテリアが環境から金属を浸出させるこの能力は、採掘作業で利用されてきました。 バイオマイニングと呼ばれ、いくつかの利点があります。 これは、たとえば、金の採掘におけるシアン化物への依存を減らすのに役立ちます。 バクテリアは、汚染された土壌の除染にも役立ちます。
小惑星、月、さらには火星のような宇宙環境では、人間の前哨基地を建設する際に、採掘は貴重なツールになります。 地球からの資材の配達には費用がかかります。 最も安価なオプションであるSpaceXのFalconHeavyでさえ、ペイロード1キログラムあたり1,500ドルかかります。 したがって、科学者たちは宇宙でのバイオマイニングの可能性を研究しました。
「微生物は非常に多様であり、私たちが宇宙に移動するにつれて、それらは多くのプロセスを実行するために使用できます」と英国のエディンバラ大学の宇宙生物学者ローザサントマルティーノは説明しました。 「エレメンタルマイニングは潜在的にそれらの1つです。」
チームは10年の間に、国際宇宙ステーションに簡単に輸送して設置できる、バイオプロセシングリアクターと呼ばれる小さなマッチボックスサイズのデバイスを開発しました。 その後、2019年7月に、これらのバイオプロスペクティングリアクターのうち18個が、低地球軌道での実験のためにISSに送られました。
各バイオマスリアクターには、月に豊富にある火山岩である玄武岩の小さな塊が沈められた細菌溶液が含まれていました。 3週間にわたって、玄武岩を細菌溶液にさらして、細菌が低重力条件で岩を風化させるのと同じ機能を実行できるかどうかを判断しました。
火星の重力、地球の重力(遠心分離機を使用)、および微小重力をシミュレートする際に、チームは3つの異なる細菌(Sphingomonas desiccabilis、Bacillus subtilis、およびCupriavidus metallidurans)の別々のソリューションを実験しました。 バクテリアを含まない対照溶液をベースラインとして使用した。
研究者らは、重力条件によって細菌の浸出効率に有意差はなく、B。subtilisとC. Metalliduransの場合、希土類の回収率は対照溶液とそれぞれ低く、わずかに異なることを発見しました。
ただし、S。desiccabilis溶液は、対照溶液よりもはるかに多くの希土類鉱物を玄武岩から除去しました。
「S.desiccabilisの場合、すべての個々の希土類とISSの3つの重力条件下で、生物は非生物学的対照の111.9％から429.2％に浸出した」と研究者らは論文に書いている。
(Cockell et al。、Nature Communications、2020)。
微小重力が微生物プロセスに影響を与えることが以前に示されたので、3つの重力条件下すべてで抽出されたミネラルの濃度間の類似性は驚くべきことです。 しかし、チームは、おそらくそれらがそうするのに十分な栄養素を持っていたために、3つの細菌すべてが3つの重力条件下で同じ濃度を達成したことに気づきました。
彼らは、十分な栄養素があれば、さまざまな重力条件下で生物多様性が可能であると結論付けました。
「私たちの実験は、太陽系における元素資源の生物学的に強化された採掘の科学的および技術的実現可能性を確認します」と、エジンバラ大学の宇宙生物学者チャールズ・コッケルは言いました。
これらの要素を宇宙で採掘して地球に持ち込むことは経済的に非現実的ですが、宇宙バイオマイニングは宇宙での自立した人間の存在をサポートする可能性があります。
たとえば、私たちの結果は、希土類元素が高濃度に含まれる岩石があるムーンオセアヌスプロセララムの地域にロボットと有人の鉱山を建設することは、地球外の人類の科学的および経済的発展の実りある方向性の1つである可能性があることを示しています。
この研究はNatureCommunicationsに掲載されています。
出典：写真：玄武岩上で成長している細菌Sphingomonas desiccabilisは、Biorockの研究で使用された自然に多孔質の岩の右側に見えます。 クレジット：Rosa Santomartino、英国宇宙生物学センター/エジンバラ大学
