L'astronauta dell'ESA Luca Parmitano lavora all'esperimento BioRock sulla Stazione Spaziale Internazionale, un precursore del progetto BioAsteroid. Credito:ESA
Mentre l'umanità si avvicina alla possibilità di vivere e lavorare a milioni di miglia dalla Terra su pianeti come Marte, gli scienziati stanno guardando oltre il nostro pianeta su come acquisire i materiali necessari per stabilire una presenza autosufficiente nello spazio.
I ricercatori stanno mettendo alla prova i metodi di estrazione mineraria in condizioni di microgravità per vedere se gli asteroidi potrebbero fornire una vasta nuova fonte di materiali preziosi e oligoelementi. L'esperimento BioAsteroid dell'ESA (Agenzia spaziale europea) lanciato a bordo della 21a missione di rifornimento cargo SpaceX indaga sulla bioestrazione in microgravità a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. Lo studio fa questo inviando dispositivi sperimentali (bioreattori) alla stazione spaziale contenente materiale asteroide e osservando le capacità dei microbi di estrarre elementi utili dal substrato roccioso.
La bioestrazione è un modo ecologico ed efficiente dal punto di vista energetico per estrarre elementi utili utilizzando microbi per abbattere le rocce per creare terreno o fornire sostanze nutritive. I microbi sono organismi minuscoli come batteri e funghi che hanno un'ampia varietà di funzioni. Alcuni microbi hanno abilità che potrebbero essere utili per l'uomo, come il biomining. "I microbi sono molto bravi a fare queste cose, perché hanno estratto elementi per tre miliardi e mezzo di anni, molto prima che arrivassero gli umani, " afferma BioAsteroid Investigator e Professor presso il UK Centre for Astrobiology presso l'Università di Edimburgo, Charles Cockell.
Mentre la bioestrazione è stata utilizzata sulla Terra per affrontare problemi di inquinamento come il drenaggio delle miniere acide, una domanda importante è come questi microbi si attaccano alle superfici, o formare biofilm, nello spazio. La microgravità può alterare i processi fisici di base come la convezione e la miscelazione dei liquidi. Cockell ha affrontato alcune di queste domande come investigatore principale di BioRock, che è stato condotto sulla stazione spaziale nel 2019 dopo la sua consegna su SpaceX CRS-18. Questa precedente indagine dell'ESA ha esaminato come la microgravità e la gravità marziana influenzino i processi microbici coinvolti nella bioestrazione. Sorprendendo il gruppo di ricerca, la microgravità non ha avuto un effetto dannoso sulla bioestrazione. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Nature all'inizio di quest'anno. "I microbi sono stati in grado di biominare allo stesso modo in diverse condizioni di gravità. Abbiamo dimostrato con successo l'estrazione di elementi di terre rare dal basalto, un costituente della superficie lunare e marziana, "dice Cockell.
Una vista preliminare dell'unità sperimentale BioAsteroid in cui viene eseguita l'indagine BioAsteroid integrata nel contenitore dell'esperimento per l'indagine BioAsteroid. Ogni unità sperimentale ha due camere di coltura. Credito:ESA
Ora che BioRock ha completato la prima dimostrazione tecnica di un bioreattore che esegue biominer su basalto, Cockell ha gli occhi puntati sull'estrazione di elementi dagli asteroidi. "Il punto centrale di BioAsteroid è cercare di capire come i microbi interagiscono con il materiale degli asteroidi in condizioni di microgravità, e se possono essere usati per accelerare, o catalizzare, la scomposizione del materiale degli asteroidi per rilasciare elementi utili, "dice Cockell.
BioAsteroid si concentra sui microbi che sono stati utilizzati in precedenza nella bioestrazione, ma include una nuova svolta. "Invece di guardare il basalto, stiamo guardando materiale asteroide. Invece di soli batteri, stiamo guardando un batterio e un fungo, e un batterio e un fungo mischiati insieme, " dice Cockell. I funghi utilizzati in BioAsteroid sono dissolventi aggressivi di roccia, producendo molto acido e formando reti sulle rocce con il micelio. Abbassando il pH dell'ambiente, i microbi estrarranno elementi caricati positivamente dal materiale degli asteroidi, facendolo crollare.
L'indagine per lo più automatizzata sarà attiva per 19 giorni, durante il quale i microbi e il fungo interagiranno con i pezzi di un asteroide di condrite di 4,5 miliardi di anni trovato in Marocco. Ciascuna delle 12 camere includerà circa 1 grammo di asteroide e 5 millilitri di liquido contenente circa 1-5 miliardi di microbi.
"Devi estrarre cose dalla crosta di un pianeta per costruire cose, se c'è ferro nella tua astronave, o se si tratta di elementi delle terre rare nei tuoi telefoni cellulari o sullo schermo del tuo computer, " dice Cockell. "La civiltà è costruita su elementi che sono stati scavati dalla crosta terrestre." Questi elementi sono stati estratti nel corso della storia e utilizzati per gli strumenti:dalla metallurgia alla miniaturizzazione di componenti elettronici come condensatori e magneti. Forse nel futuro, l'umanità avrà rocce spaziali, e naturalmente minatori microbici, ringraziare per le colonie spaziali e le nuove tecnologie.
