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Las fascinantes formas en que los microbios podrían revolucionar los viajes espaciales

18/01/2021

En 2020, la cápsula del dragón Crew-1 de Space-X se acopló a la Estación Espacial Internacional (o ISS), donde realizarían una serie de experimentos en el transcurso de 180 días. Uno de los experimentos más interesantes (que se entregó a la ISS en diciembre pasado) es BioAsteroid, que busca probar microbios devoradores de rocas para posibles operaciones de biominería que se llevarían a cabo en el futuro en la Luna, Marte y tal vez incluso en asteroides.

Estos experimentos podrían abrir el camino hacia una nueva era de exploración espacial, una en la que la biominería y el uso de microbios proporcionarán una serie de sistemas diferentes para los astronautas. Aquí hay 10 de las formas en que los microbios podrían revolucionar nuestra exploración del sistema solar …

10. Producción de oxígeno

El regolito (como se muestra arriba) es una capa de material rocoso suelto que descansa sobre una capa sólida de roca, algo que es extremadamente común en mundos que carecen de una atmósfera significativa (como lunas, asteroidesy planetas como Marte y Mercurio). El regolito viene en una variedad de formas y tamaños diferentes, que incluyen polvo, rocas rotas y material similar al vidrio que lleva una fuerte carga magnética y se adhiere a casi todo. El regolito lunar fue una gran molestia durante la era Apolo, ya que se introdujo en los módulos de aterrizaje, los módulos y se desgastaron los trajes espaciales hasta niveles casi críticos. Tratar y manejar el regolito de una manera segura siempre ha sido una prioridad cuando NASA y otras organizaciones espaciales buscan volver a la luna, pero ahora parece que podemos usar ese regolito para ayudar a mantener nuestra ocupación de estos entornos hostiles.

Experimento BioRock mostró que la biominería funcionaba en gravedad reducida. El regolito de la luna contiene una tonelada de oxígeno y biominería podría ser clave para proporcionar mucho aire a los astronautas que terminan ayudando a asentar la luna.

Los astronautas del Apolo realmente descubrieron que el regolito de la luna contiene al menos un 40% de oxígeno.

En Marte, hay abundantes cantidades de oxígeno en su suelo rico en óxido de hierro e hidróxido, y el mismo proceso propuesto para la biominería de regolito en la luna y asteroides también podría usarse en Marte.

9. Metales de tierras raras

Uno de los aspectos más beneficiosos de la biominería con microbios es su capacidad para acceder a metales de tierras raras como el itrio, lantano, neodimio y gadolinio. Utilizando tres bacterias, sphingomonas desiccabilis, Cupriavidus metalidurans y bacillus subtilis, los experimentos han demostrado que no hay una pérdida general de rendimiento en ninguno de los entornos gravitacionales en los que se han probado dos de las bacterias. Bacillus subtilis, sin embargo, mostró una reducción de los rendimientos, debajo del otro microbios en experimentos, pero no puedes ganarlos todos.

Esto es enorme porque significa que la biominería utilizando estos microorganismos nos dará acceso a estos importantes metales de tierras raras. Estos metales se utilizan en la producción de memoria de computadora, dispositivos de almacenamiento, baterías recargables, teléfonos celulares, convertidores catalíticos, imanes, iluminación fluorescente y aleaciones metálicas resistentes que podrían ayudarnos a construir hábitats para las sociedades en desarrollo de los mundos en los que nos asentamos.

8. Protección radiológica

El desastre de Chernobyl nos ha enseñado bastante sobre los estragos que la radiación puede causar en el medio ambiente, lo que daña un ecosistema que evita que los animales muertos y la vida vegetal se descompongan. Pero también nos está enseñando cuán resistentes son ciertas formas de vida, lo que lleva al descubrimiento de Cryptococcus neoformans, un hongo que es capaz de descomposición de material radiactivo como el grafito caliente que se encuentra en Reactor de Chernobyl.

Después de un experimento en la ISS, ahora se sabe que este hongo es completamente capaz de sobrevivir en el espacio. Sin embargo, lo que es increíble es la composición y el mecanismo únicos que permiten a Cryptococcus neoformans convertir la radiación en energía de manera segura. Esto se debe al pigmento de melanina extremadamente oscuro que produce. Esta melanina absorbe la radiación y la convierte en energía.

Actualmente, la NASA y la ESA están pensando en formas en que esto podría usarse en naves espaciales. Dado que el hongo puede sobrevivir en el espacio, un plan es cultivarlo en el exterior de la nave espacial, donde actuará como un escudo contra niveles mortales de radiación y potencialmente actuará como un tipo de generador de energía.

7. Identificar microbios alienígenas

Estudiando el camino microbios comportarse en el espacio, los científicos están viendo los límites mismos de lo que la vida es capaz de sobrevivir. Hemos visto bacterias sobrevivir en el espacio durante un año entero o más, y con el descubrimiento de la biosfera profunda de la Tierra (una red subterránea de vida microbiana a una profundidad de ocho kilómetros bajo la superficie) estamos comenzando a sospechar que el mismo tipo de las redes podrían estar presentes en Marte, Titán, Venus e incluso Europa.

Aunque existe cierto argumento sobre si los humanos deberíamos aterrizar en Marte, sabiendo que podría haber vida bajo la superficie, algunos científicos sugieren que infectemos la superficie con microbios antes de enviar gente al planeta rojo.

Pero aun así, sabiendo como microbios comportarse en baja gravedad permitirá a los astronautas que aterrizan en mundos como Marte identificar correctamente los microbios debajo de la superficie, si es que existen.

6. Eliminación de desechos

Donde van los humanos y otras formas de vida, los microbios los siguen. Si alguna vez podemos enviar astronautas a Marte, producirán una gran cantidad de desechos. Según una estimación de la NASA, si una tripulación de seis personas estuviera en un viaje de dos años al planeta rojo, producirían alrededor de seis toneladas de desechos … gran parte de materia fecal.

Eso es un mucha caca!

Los desechos de los astronautas se envían de regreso a la Tierra para aquellos que terminan permaneciendo en la EEI durante cualquier período de tiempo, pero para misiones más largas, los astronautas querrían reciclarlos. Los desechos humanos contienen importantes recursos que los astronautas necesitarán cuando intenten soportar las duras condiciones de un mundo alienígena. Los microbios no solo pueden ayudar a descomponer los desechos humanos, sino que también pueden ayudar a producir electricidad y hacer fertilizante (algo así como en The Martian, donde el astronauta Mark Watney se ve obligado a usar su propia caca para cultivar patatas en Marte).

De hecho, bacterias en las Geobacteraceae son especialmente buenos para descomponer la materia orgánica y serían perfectos para la eliminación de desechos en Marte o cualquier otro asentamiento. Y en las condiciones adecuadas, las Geobacteraceae son capaces de convertir electrones en metales, produciendo electricidad.

5. Mitigar las enfermedades de los astronautas

Esta es una obviedad. Ya usamos hongos y otros microbios en la Tierra para crear medicamentos para una variedad de diferentes dolencias. Vivir en el espacio conlleva una gran cantidad de problemas de salud para los humanos y, de hecho, el sistema inmunológico humano (así como los virus que terminan atacándolo) se comportan de manera muy diferente en entornos de microgravedad que aquí en la Tierra.

Debido a que la EEI es un entorno tan limpio, los astronautas se ven privados de los microbios necesarios para mantener sus biomas, lo que puede llevar a graves consecuencias. problemas de salud.

Control cuidadoso de microbios en el entorno donde viven los astronautas será clave para mantener su salud. Por lo tanto, será un requisito mantener los microbios de todo tipo necesarios para mantener el bioma humano a bordo de las naves espaciales y en los hábitats de los mundos que los humanos pretenden asentar.

4. Fertilización del suelo

Será absolutamente necesario que los astronautas cultivar su propia comida en otros mundos como Marte, pero ¿cómo puede la humanidad hacer esto en mundos que están esencialmente muertos?

Bueno, Experiment BioAsteroid buscó responder parte de esta pregunta. Sphingomonas desiccabilis es una bacteria que se encuentra en la meseta de Colorado y es capaz de sobrevivir en ambientes con bajas concentraciones de nutrientes.

Usando microbios como este, los científicos pueden diseñar una mezcla de microbios que garantice convertir el regolito en suelo en el que crecerán las plantas. Esto también podría ayudar a revitalizar suelo que se ha agotado aquí en la Tierra.

3. Producción de agua

Biominería también se puede utilizar para producir agua en la Luna y Marte. La mayor parte del agua de Marte está encerrada en su suelo, aunque otros métodos como las plantas de reducción de hidrógeno y los exploradores lunares también son prometedores en esta área.

Todo lo que se necesita para producir agua es una parte de hidrógeno y dos partes de oxígeno. Se ha descubierto que en la luna, al menos, el hidrógeno bombardea y es arrastrado por el viento solar, y el regolito lunar y marciano contiene grandes cantidades de oxígeno. La biominería no solo se puede utilizar para desbloquear el agua en las profundidades de la superficie de Marte, sino que combina técnicas que microbios en la Luna, también se puede producir agua allí.

2. Producción de combustible

Los métodos biotecnológicos también se pueden utilizar para producir combustible en los asteroides, la luna y sí, también en Marte. Esto incluye tanto la biominería como algo de lo que aún no hemos hablado, la producción de biogás. Las bacterias utilizadas en los asteroides podrían fermentar las fuentes de carbono y las arqueas metanogénicas producirían metano para la propulsión de naves espaciales y aplicaciones industriales.

Esto requiere una comprensión sana de las limitaciones de cómo se comportan los microbios en el espacio (afortunadamente, estamos aprendiendo mucho sobre esto en este momento a través de experimentos como BioAsteroid).

Como ya sabemos que biominería es capaz de desenterrar metales críticos de tierras raras que se utilizan en la producción de combustibles y que es posible liberar oxígeno e hidrógeno, así como otros minerales y elementos importantes del regolito, no es de extrañar que los científicos estén buscando utilizar la biominería para ayudar en la producción de combustible para astronautas.

Pero dado que el cambio climático es un problema tan grande en este momento, los microbios también pueden ayudar a los humanos a producir biocombustibles que podría reemplazar de manera efectiva los combustibles fósiles por completo y (con suerte) revertir los efectos del cambio climático.

1. Terraformación

Algunos científicos creen que los microbios sintéticos y de diseño están a la vuelta de la esquina y que serán fundamentales en colonizar y terraformar lugares como Marte. Ya se sabe que los microbios son extremadamente resistentes a los rigores del espacio y a varios campos gravitacionales.

Microbios puede revitalizar el regolito marciano, convirtiéndolo efectivamente en suelo fértil, y también puede extraer el oxígeno que está atrapado en el suelo. Se cree que los microbios en el océano hace miles de millones de años llevaron a la formación de vida en la Tierra, y eso es exactamente lo que podría suceder si se introdujeran bacterias de diseño en un planeta como Marte. Así como los microbios pueden diseñarse para producir aire respirable como subproducto, también podrían usarse para producir ozono para bloquear la radiación dañina.

Los hongos que se alimentan de radiación también podrían ayudar a reducir los niveles de rad a niveles aceptables una vez hecho esto. Marte ya tiene muchos nutrientes para que nuestros microbios se alimenten y, lo que es más importante, tiene agua líquida, todo lo que tenemos que hacer es diseñar el tipo correcto de microbios para aprovechar esas cosas para transformar Marte de un infierno en un oasis (junto con un campo magnético artificial para evitar que la nueva atmósfera se elimine también).