Følg ESA-astronaut Andreas Mogensen
Staphylococcus Aureus. (Foto: CDC/ Rodney M. Donlan, Ph.D.; Janice Carr.)

Bakterier skal hjælpe os på Mars

Kai Finster er professor MSO (med særlige opgaver) i astrobiologi ved Institut for Bioscience, Aarhus Universitet. Han fortæller her om E-GEM-eksperimentet på Den Internationale Rumstation:

"Et lille skridt for mig, et stort skridt for menneskeheden” - sådan lød Neil Armstrongs ikoniske udsagn, da han som det første menneske satte sin fod på Månens overflade.

Siden har den bemandede rumfarts fokus været rettet mod etablering  af små, fritsvævende kolonier i  omløb omkring Jorden - såsom Skylab, MIR og Den Internationale Rumstation, ISS.

På vej til at bebo Mars og Månen

Uden tvivl vil menneskehedens næste store skridt i koloniseringen af rummet bestå i at etablere permanent beboelse på Mars eller/og Månen.

Vi har nu den enestående mulighed for at bidrage til at opfylde en af menneskehedens største drømme gennem grundlæggende  forskning i mikroorganismers interaktion med mineraloverflader ombord på Den Internationale Rumstation (ISS).

På længere sigt skal disse bosteder nemlig være uafhængige af forsyninger fra Jorden.

Dyrkbar jord på Mars

For at nå dette ambitiøse mål er det nødvendigt at forvandle Mars’ klippe- og støvoverflade til dyrkbar agerjord, at etablere rensningssystemer til luft og vand og udvinde råstoffer på stedet. På disse tre områder kan bakterier anvendes med stor fordel.:

  • Jorddannelse kan accelereres ved at pode Mars’ overflademateriale med jordiske bakterier.
  • Luft og vand renses meget effektivt ved brug af bakterier, der vokser som belægning på overfladen i rensningssystemer.
  • Udvindingen af metaller effektiviseres ved brug at syredannende mikroorganismer.

Biofilm af afgørende betydning

I disse anvendelser er etablering af en bestemt vækstform, såkaldte biofilm, af afgørende betydning.

Ser man for eksempel på dannelsen af jord - en kompleks proces, hvor bakterier ved at frigive syrer angriber mineralers overflade og udvasker næringsstoffer som jern og silicium - så opdager man, at klippeoverfladerne er dækket af bakteriebelægninger, de såkaldte biofilm.

De forstærker udvaskningen og gør næringsstoffer tilgængelige til gavn for de planter, som nybyggerne skal dyrke på stedet for at etablere en selvopretholdende beboelse.

Tyngdekraften og bakterier

I eksperimenter, som efterligner forhold på Mars, har man kunnet vise, at væksthuse kan beskytte organismerne mod den stærke stråling, de svingende temperaturer og mod udtørring.

Væksthuse kan til gengæld ikke ophæve påvirkningen fra den ændrede tyngdekraft. Den har stor betydning for alle levende organismer på Mars eller Månen. På Månen er tyngdekraften en sjettedel og på Mars en tredjedel af Jordens tyngdekraft.

Vi mangler grundlæggende viden om bakteriernes evne til at danne biofilm ved reduceret tyngdepåvirkning.

Derfor planlægger vi at undersøge jordiske mikroorganismer ved reduceret tyngdekraft. Vi fokuserer især på at studere biofilmenes struktur og biofilmdannende bakteriers evne til at udvaske mineraler fra klippeoverflader.

Tre jordbakterier op på rumstationen

Vi har fået muligheden for at undersøge disse forhold ved at undersøge tre forskellige biofilmdannende jordbakterier ombord på ISS, hvor Mars’ tyngdepåvirkning bliver genskabt ved hjælp af en specialbygget centrifuge.

Den væsentligste årsag til at gennemføre eksperimenterne ombord på ISS er behovet for en længerevarende lav tyngdekraftpåvirkning (3 uger), hvilket ikke er muligt at skabe på Jorden. 

Vores forskning er grundforskning. Men resultaterne kan umiddelbart komme i anvendelse ved en kolonisering af Mars eller Månen samt i systemer til luft- og vandrensning under længevarende rumophold som på rumstationer og under rumrejser. 

En station på Mars

 

Billede: Kai Finster, Aarhus Universitet

  • Rover: På Mars kan en robotbil udforske planeten for tidligere vandholdige klippemiljøer, der kan have været hjem for primitivt liv.
  • Mikrobielle brændselsceller kan bruge den lokale løse overfladesand som energikilde.
  • I stationen kan støv fjernes fra luften ved hjælp af mikrobielle biofilm. Næringsstoffer kan udvindes fra jorden ved hjælp af bakterier i livsunderstøttende systemer.
  • I drivhuset: Jord som basis for dyrkning af grøntsager dannes ved hjælp af bakterire. Jordforbedring understøttes af bakterier.
  • Biomining: Bakterielle biofilm bruges til at udvinde brugbare metaller og andre grundstoffer fra klippemateriale.