I minerali nello spazio possono essere un po 'più facili di quanto si immagini, con l'aiuto di alcuni dei più piccoli abitanti della Terra.
Esperimenti a bordo della Stazione Spaziale Internazionale hanno dimostrato che i batteri possono aumentare l'efficienza dell'estrazione mineraria nello spazio di oltre il 400 percento, offrendo un modo molto più semplice per accedere a materiali come magnesio, ferro e minerali delle terre rare, che sono ampiamente utilizzati nella produzione di elettronica e leghe. .
Qui sulla Terra, i batteri svolgono un ruolo molto importante nell'estrazione di minerali dalla terra. Partecipano all'erosione naturale e alla distruzione delle rocce, rilasciando i minerali che contengono.
Questa capacità dei batteri di lisciviare i metalli dall'ambiente è stata sfruttata nelle operazioni minerarie; chiamato biomining, presenta diversi vantaggi. Questo può aiutare, ad esempio, a ridurre la dipendenza dal cianuro nell'estrazione dell'oro. I batteri possono anche aiutare a decontaminare il suolo contaminato.
In ambienti spaziali come gli asteroidi, la Luna e persino Marte, l'estrazione mineraria sarà uno strumento prezioso mentre costruiamo avamposti umani. Consegnare materiali dalla Terra è costoso; anche l'opzione più economica, il Falcon Heavy di SpaceX, costa $ 1.500 per chilogrammo di carico utile. Pertanto, gli scienziati hanno studiato la possibilità di bio-produzione nello spazio.
“I microrganismi sono molto diversi e mentre ci spostiamo nello spazio, possono essere utilizzati per eseguire molti processi”, ha spiegato l'astrobiologo Rosa Santomartino dell'Università di Edimburgo nel Regno Unito. “L'estrazione elementare è potenzialmente una di queste”.
Nel corso di 10 anni, il team ha sviluppato un piccolo dispositivo delle dimensioni di una scatola di fiammiferi chiamato reattore bioprospettivo che potrebbe essere facilmente trasportato e installato sulla Stazione Spaziale Internazionale. Quindi, nel luglio 2019, 18 di questi reattori bioprospettivi sono stati inviati alla ISS per esperimenti in orbita terrestre bassa.
Ogni reattore a biomassa conteneva una soluzione batterica in cui era immerso un piccolo pezzo di basalto, una roccia vulcanica abbondante sulla luna. Per un periodo di tre settimane, il basalto è stato esposto a una soluzione batterica per determinare se i batteri potevano svolgere la stessa funzione di erosione delle rocce in condizioni di bassa gravità.
Nel simulare la gravità di Marte, simulando la gravità della Terra (utilizzando una centrifuga) e la microgravità, il team ha sperimentato soluzioni separate di tre diversi batteri: Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis e Cupriavidus metallidurans. Come base di riferimento è stata utilizzata una soluzione di controllo senza batteri.
I ricercatori hanno scoperto che non vi era alcuna differenza significativa nell'efficienza di lisciviazione batterica a seconda delle condizioni di gravità, e per B. subtilis e C. Metallidurans, il recupero di REE era inferiore e non significativamente diverso dalla soluzione di controllo, rispettivamente.
Tuttavia, la soluzione di S. desiccabilis ha rimosso dal basalto una quantità significativamente maggiore di minerali delle terre rare rispetto alla soluzione di controllo.
“Per S. desiccabilis, in tutte le singole terre rare e in tutte e tre le condizioni gravitazionali sulla ISS, l'organismo ha lisciviato dal 111,9% al 429,2% dei controlli non biologici”, hanno scritto i ricercatori nel loro articolo.
(Cockell et al., Nature Communications, 2020).
Poiché è stato precedentemente dimostrato che la microgravità influenza i processi microbici, la somiglianza tra le concentrazioni di minerali estratti in tutte e tre le condizioni di gravità è sorprendente. Tuttavia, il team ha notato che tutti e tre i batteri hanno raggiunto le stesse concentrazioni in tutte e tre le condizioni di gravità, probabilmente perché avevano abbastanza nutrienti per farlo.
Hanno concluso che con una quantità sufficiente di nutrienti, la biodiversità è possibile in una varietà di condizioni di gravità.
“I nostri esperimenti confermano la fattibilità scientifica e tecnica dell'estrazione biologicamente potenziata di risorse elementari nel sistema solare”, ha detto l'astrobiologo Charles Cockell dell'Università di Edimburgo.
Sebbene sia economicamente poco pratico estrarre questi elementi nello spazio e portarli sulla Terra, il bio-mining spaziale ha il potenziale per supportare una presenza umana autosufficiente nello spazio.
Ad esempio, i nostri risultati mostrano che la costruzione di miniere robotiche e con equipaggio nella regione della Luna Oceanus Procellarum, dove ci sono rocce con alte concentrazioni di elementi delle terre rare, potrebbe essere una delle direzioni fruttuose dello sviluppo scientifico ed economico dell'umanità al di fuori della Terra. '
La ricerca è pubblicata su Nature Communications.
Fonti: Foto: Il batterio Sphingomonas desiccabilis che cresce sul basalto è visibile a destra nella roccia naturalmente porosa utilizzata nello studio Biorock. Crediti: Rosa Santomartino, UK Centre for Astrobiology / University of Edinburgh
