Kosmose biokaevandamine: liikumine inimasulate poole väljaspool Maad

BioRocki eksperimendi tulemused näitavad, et bakterite toel kaevandamist on võimalik läbi viia kosmoses . Pärast BioRocki uuringu edu on praegu käimas BioAsteroidi eksperiment. Selles uuringus kasvatatakse baktereid ja seeni asteroidsel materjalil kosmosejaama mikrogravitatsiooni tingimustes inkubaatoris, et uurida biokile moodustumist, bioleostumist ja muid keemilisi ja bioloogilisi muutusi, sealhulgas geneetilisi transkriptsioonilisi muutusi. Kosmose biokaevandamine on oluline avastus, millel näib olevat suur potentsiaal tulevikus.

Inimasustused väljaspool Maad Kuul või planeetidel nagu Marss kosmoses on pikka aega olnud ulmekirjanduse teema. Viimase kahe aastakümne jooksul on aga sellesuunalisi tõsiseid mõtteid ja uurimistöid tehtud. Üks teadusringkondade ees seisvaid põhiküsimusi on olnud see , kuidas hankida materjale (nagu hapnik, vesi, ehitusmaterjalid, sh metallid ja mineraalid jne), mis on vajalikud iseseisva kohaloleku loomiseks kosmoses ( ¹⁾.

Biokaevandamine ehk metallide eraldamine maakidest biokatalüüsi teel, kasutades mikroorganisme, näiteks baktereid ja arhesid, on planeedil Maal praktiseeritud juba pikka aega . Praegu kasutatakse seda meetodit vasksulfiidide leostamiseks ja kullamaakide eeltöötlemiseks, samuti metallide eraldamiseks oksüdeeritud maakidest ja metallide taaskasutamiseks jäätmetest ⁽²⁾.

Kas biokaevandamistehnikat saab tõhusalt kasutada mikrogravitatsiooni tingimustes kosmoses inimasustuse jaoks vajalike materjalide kaevandamiseks ? Kas mikroorganismid saavad aidata metalle ja materjale kaevandada, kasutades asteroidmaterjale või Kuul või Marsil leiduvaid kivimeid ? Teadmisi mikroobide ja mineraalide vastastikmõjudest kosmoses peetakse oluliseks ka nende potentsiaali tõttu pinnase moodustumisel, biokoorikute moodustumisel suletud rõhu all olevates ruumides , regoliidi (tahke materjali kiht aluspõhja kohal) kasutamisel ja ehitusmaterjalide tootmisel. Kosmose biokaevandamiskatsed kavandati just nendel põhjustel, et mõista muutunud gravitatsiooni mõjusid.

Sel eesmärgil viis Euroopa Kosmoseagentuur 2019. aastal Rahvusvahelises Kosmosejaamas (ISS) läbi BioRocki eksperimendi. Katsed kavandati haruldaste muldmetallide bioleostumise uurimiseks basaltkivimist kolmes gravitatsioonitingimuses: mikrogravitatsioon, simuleeritud Marsi gravitatsioon ja simuleeritud Maa gravitatsioon. Uuringus kasutati kolme bakteriliiki: Sphingomonas desiccabilis , Bacillus subtilis ja Cupriavidus metallidurans . Testitud hüpotees oli, kas „ erinevad gravitatsioonirežiimid võivad mõjutada lõplikku rakkude kontsentratsiooni, mis saavutatakse pärast mitmenädalast perioodi kosmoses “. Tulemused näitasid, et erinevatel gravitatsioonitingimustel ei ole olulist mõju bakterirakkude lõplikule arvule, mis viitab sellele, et pleegitamisprotsessi efektiivsus jääb erinevates gravitatsioonitingimustes samaks. Need BioRocki eksperimendi tulemused näitavad, et bakterite toel kaevandamist saab kosmoses läbi viia. Kosmose biokaevandamine on oluline avastus, millel näib olevat suur potentsiaal tulevikus ^(3,4).

Pärast BioRocki uuringu edu on praegu käimas BioAsteroidi eksperiment. Selles uuringus kasvatatakse baktereid ja seeni asteroidsel materjalil kosmosejaama mikrogravitatsiooni tingimustes inkubaatoris, et uurida biokile moodustumist, bioleostumist ja muid keemilisi ja bioloogilisi muutusi, sealhulgas geneetilisi transkriptsioonilisi muutusi ⁽⁵⁾.

Nende hüppelaudadega liigub inimkond kindlasti edasi inimasustuse poole väljaspool planeeti Maa.

***

viited:

1. NASA 2007. Lunar Regolith Biomining Workshopi aruanne. Internetis saadaval aadressil https://core.ac.uk/download/pdf/10547528.pdf  

2. Johnson DB., 2014. Biomining — biotehnoloogiad metallide kaevandamiseks ja taaskasutamiseks maakidest ja jäätmematerjalidest. Praegune arvamus biotehnoloogiast. 30. köide, detsember 2014, lk 24-31. DOI: https://doi.org/10.1016/j.copbio.2014.04.008  

3. Cockell, CS, Santomartino, R., Finster, K. et al., 2020. Kosmosejaama biokaevandamise katse demonstreerib haruldaste muldmetallide elementide ekstraheerimist mikrogravitatsioonis ja Marsi gravitatsioonis. Avaldatud: 10. november 2020. Loodusteade 11, 5523 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-19276-w 

4. Santomartino R., Waajen A. et al 2020. Mikrogravitatsiooni ja simuleeritud Marsi gravitatsiooni mõju puudub rahvusvahelises kosmosejaamas bakterirakkude lõplikele kontsentratsioonidele: rakendused kosmose bioproduktsioonile. Frontiers in Microbiology, 14. oktoober 2020. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.579156  

5. Ühendkuningriigi Kosmoseagentuur 2020. Pressiteade – biokaevandamise uuring võib avada tulevased asulad teistes maailmades. Avaldatud 5. detsembril 2020. Veebis saadaval aadressil https://www.gov.uk/government/news/biomining-study-could-unlock-future-settlements-on-other-worlds 

***