Weltraumkolonisten Könnten Bakterien Verwenden, Um Mineralien Auf Mars Und Mond Abzubauen
Weltraumkolonisten Könnten Bakterien Verwenden, Um Mineralien Auf Mars Und Mond Abzubauen

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Wissenschaftler untersuchten mehrere Bakterienarten und fanden heraus, dass sie nicht nur auf mars- und mondähnlichen Gesteinen gedeihen, sondern auch Elemente extrahieren können, die für zukünftige außerirdische Kolonisten nützlich sind.

Derzeit werden im Bergbau Mikroben eingesetzt, um Metalle wie Gold, Kupfer und Uran wiederzugewinnen. Jetzt schlagen Forscher vor, dass Bakterien für den "Bio-Mining" im Weltraum eingesetzt werden könnten, um Sauerstoff, Nährstoffe und Mineralien aus außerirdischen Körpern wie Mond und Mars zu extrahieren und von zukünftigen Kolonisten dort zu verwenden.

Mehr als ein Viertel des weltweiten Kupferangebots wird derzeit mit Mikroorganismen aus Erzen gewonnen. Die Geomikrobiologen Karen Olsson-Francis und Charles Cockell von der Open University in Milton Keynes, England, argumentierten daher, dass Mikroben auch für die Weltraumforschung entworfen werden könnten - "es ist nur eine Frage des Transfers dieser Technologie auf andere Planetenoberflächen". Cockell sagt. "Es wäre eine Art, vom Land im Weltraum zu leben."

Die Forscher experimentierten mit einer Vielzahl von Cyanobakterien, die oft als Blaualgen bezeichnet werden, an Analoga von Mond- und Marsregolithen (loses Oberflächengestein). Diese photosynthetischen Bakterien haben sich angepasst, um in einigen der extremsten Umgebungen der Erde zu leben, von den kalten, hyperariden trockenen McMurdo-Tälern der Antarktis bis zur heißen, trockenen Atacama-Wüste in Chile, was darauf hindeutet, dass sie die Strapazen des Weltraums überleben können.

Die Wissenschaftler untersuchten drei Cyanobakterienarten, die kommerziell als Lebensmittel oder zur Unterstützung des Pflanzenwachstums verwendet werden. Beispielsweise wird Anabaena cylindrica als natürlicher Dünger in Reisfeldern verwendet. Sie untersuchten auch Arten, die an extremere Bedingungen angepasst waren - ein Stamm wurde aus nubischem Sandstein in der Negev-Wüste entnommen, während drei andere, die ursprünglich in England auf Kalksteinfelsen wuchsen, 300 Kilometer in die erdnahe Umlaufbahn gebracht und Vakuum ausgesetzt wurden. Wärme und Strahlung. Alle Mikroben wurden dann mit Wasser auf einer Vielzahl von Gesteinsarten gezüchtet, einschließlich Anorthosit aus Südafrika (analog zum Mondhochlandregolith) und Basalt aus einem isländischen Vulkan (ähnlich dem Mond- und Marsregolith).

Die Cyanobakterien könnten auf allen verschiedenen Gesteinsarten wachsen, wobei A. cylindrica im Durchschnitt fünfmal schneller wächst als die anderen getesteten Arten. Die Mikroben könnten auch Calcium, Eisen, Kalium, Magnesium, Nickel, Natrium, Zink und Kupfer aus den Gesteinen extrahieren, wobei A. cylindrica die größte derartige Aktivität zeigt.

Die Wissenschaftler fanden auch heraus, dass A. cylindrica und die extremer liebenden Cyanobakterien 28 Tage unter extrem niedrigen Temperaturen und Drücken überleben konnten, die Marsbedingungen simulierten, vorausgesetzt, sie waren mit einem Schutzschild gegen ultraviolette Strahlen bedeckt. "Obwohl wir diese Bakterien in unter Druck stehenden Lebensräumen in Bottichen züchten möchten, besteht immer die Möglichkeit einer Fehlfunktion, die sie Mond- oder Marsbedingungen aussetzt. Sie möchten also sehen, ob sie alle sterben oder nicht, insbesondere wenn Menschen von ihnen abhängig sind für ihr Leben ", sagt Cockell. Die extrem liebenden Cyanobakterien und A. cylindrica könnten auch 28 Tage extremer Trockenheit tolerieren, was darauf hindeutet, dass sie für einen einfachen Transport und eine einfache Lagerung gefriergetrocknet werden könnten.

Diese Ergebnisse legen nahe, dass A. cylindrica das ideale Cyanobakterium für den Weltraum unter den bisher getesteten ist, da es am schnellsten wuchs, die meisten Elemente insgesamt extrahierte und sowohl super-trockenen als auch marsianischen Bedingungen standhalten konnte. A. cylindrica ist auch ein stickstofffixierendes Cyanobakterium, was bedeutet, dass es dazu beitragen könnte, stickstoffreiche Verbindungen zu erzeugen, die für das Leben von entscheidender Bedeutung sind, wie die Aminosäurebausteine ​​von Proteinen und die Nukleotide, aus denen DNA und RNA bestehen. Die Wissenschaftler erläuterten ihre Ergebnisse in der August-Ausgabe von Planetary and Space Science.

Laut Cockell hat die Verwendung von Mikroben für den Bioabbau viele Vorteile. Obwohl Chemikalien verwendet werden könnten, um Mineralien aus außerirdischen Regolithen zu extrahieren, "katalysieren Mikroben diese Extraktion viel schneller als mit reinen Chemikalien", erklärt er. Die Verwendung rein chemischer Systeme würde auch viel Energie kosten, was frühen außerirdischen Außenposten wahrscheinlich fehlen wird.

Pflanzen könnten auch zur Erzeugung von Sauerstoff verwendet werden, aber Mikroben wachsen viel schneller als Pflanzen, und sie können mit Mikroben in einem Bottich viel mehr Sauerstoff erzeugen als bei gleichem Pflanzenvolumen, mit einem einfacheren Wachstumsprozess, sagt Cockell. Auch Cyanobakterien klingen vielleicht nicht schmackhaft, aber eine von den Forschern getestete Art, Arthrospira platensis, ist essbar und "schmeckt ein bisschen wie Seetang", fügt er hinzu. Für diejenigen, die Cyanobakterien nicht als gute Küche betrachten, können Mikroben immer noch verwendet werden, um Gestein abzubauen und es für das Pflanzenwachstum zu verbessern, erklärt er.

"Ohne die Entwicklung cyanobakterieller Biotechnologien können wir weder den Mond noch den Mars kolonisieren", sagt der Astrobiologe Igor Brown, der an dieser Studie nicht teilgenommen hat. Zuvor züchteten Brown und seine Kollegen bei der NASA erfolgreich Cyanobakterien aus heißen Quellen im Yellowstone-Nationalpark auf eisenreichen Gesteinen, die zur Simulation von Mondmaterial entwickelt wurden.

"Es gibt Verfahren, mit denen man Mondregolithen mit speziellen Chemikalien auflösen könnte, aber die Kosten für die Lieferung solcher Verbindungen an den Mond sind enorm", sagt Brown. "Deshalb schlagen wir vor, stattdessen nur Fläschchen mit Mikroben zu verwenden." Wissenschaftler könnten auch neue Mikroben gentechnisch verändern, die im Bio-Mining noch besser sind, fügt er hinzu.

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