Swinburne dan Csiro Para peneliti telah berhasil menghasilkan besi dalam kondisi seperti Mars, membuka pintu produksi logam di luar Bumi.

Visi membangun pemukiman di Mars telah menangkap imajinasi miliarder, program ruang angkasa pemerintah, dan advokat eksplorasi ruang angkasa.

Namun, membangun koloni seperti itu membutuhkan sejumlah besar material, dan mengangkut semuanya dari Bumi tidak praktis. Untuk menempatkannya dalam perspektif, mengirim NASARover ketekunan satu ton ke Mars berharga sekitar US $ 243 juta.

Jelas, kecuali kami berencana untuk membangun penyelesaian yang cocok hanya untuk semut, sumber daya yang jauh lebih banyak akan diperlukan. Tantangannya kemudian menjadi: Bagaimana kita mendapatkannya?

Untuk rekan postdoctoral CSIRO dan lulusan Swinburne Dr Deddy Nababan, solusinya mungkin terletak di tanah Mars sendiri, yang dikenal sebagai regolith.

“Mengirim logam ke Mars dari Bumi mungkin layak, tetapi itu tidak ekonomis. Bisakah Anda bayangkan membawa banyak logam ke Mars? Itu tidak praktis,” kata Dr Nababan.

“Sebaliknya, kita dapat menggunakan apa yang tersedia di Mars. Ini disebut pemanfaatan sumber daya in-situ, atau Isru.”

Lebih khusus lagi, Dr Nababan melihat astrometalurgy – membuat logam di luar angkasa.

Membangun pengecoran di luar dunia

Ternyata, Mars memiliki semua bahan yang diperlukan untuk membuat logam asli. Ini termasuk oksida kaya zat besi dalam regolith dan karbon dari atmosfernya yang tipis, yang bertindak sebagai zat pereduksi.

SWINBURNE University of Technology Astrometallurgist, Profesor Akbar Rhamdhani, bekerja sama dengan Dr Nababan untuk menguji proses ini dengan Regolith Simulant – rekreasi buatan dari barang -barang yang ditemukan dari Mars.

“Kami memilih simulan dengan sifat yang sangat mirip dengan yang ditemukan di Gale Crater di Mars dan memprosesnya di Bumi dengan kondisi Mars yang disimulasikan. Ini memberi kami ide yang baik tentang bagaimana prosesnya akan dilakukan di luar dunia,” katanya.

Simulan ditempatkan di dalam ruang pada tekanan permukaan Mars dan dipanaskan pada suhu yang meningkat. Eksperimen menunjukkan pembentukan logam besi murni sekitar 1000 ° C, dengan paduan silikon-besi cair yang diproduksi sekitar 1400 ° C.

“Pada suhu yang cukup tinggi, semua logam menyatu menjadi satu tetesan besar. Ini kemudian dapat dipisahkan dari slag cair dengan cara yang sama di bumi,” kata Profesor Rhamdhani.

Bersama dengan Dr Nababan, Prof Rhamdhani berkolaborasi dengan Dr. Mark Pownceby dari CSIRO untuk lebih memajukan proses tersebut. Mereka terutama fokus membuat logam dengan nol limbah, di mana produk sampingan dari proses digunakan untuk membuat item yang bermanfaat.

Jika Anda tidak dapat mengirimkannya, buatlah

Dalam eksplorasi ruang angkasa, pemanfaatan sumber daya in-situ (ISRU) menjadi semakin penting karena setiap kilogram diluncurkan di atas roket menambah biaya dan kompleksitas misi. Meskipun biaya peluncuran secara bertahap menurun, skala sumber daya yang diperlukan untuk mendukung eksplorasi manusia tetap sangat besar.

Kemajuan yang signifikan sudah dibuat, termasuk demonstrasi ISRU di luar dunia pertama. Eksperimen Moxie NASA, yang dibawa oleh Mars Perseverance Rover, berhasil menghasilkan oksigen bernapas dari tidak lebih dari karbon dioksida di atmosfer Mars.

Produksi logam adalah lompatan raksasa berikutnya. Prof Rhamdhani berharap paduan buatan Mars dapat digunakan sebagai cangkang untuk perumahan atau fasilitas penelitian, dan dalam mesin untuk penggalian.

“Tentu saja ada tantangan. Kita perlu lebih memahami bagaimana kinerja paduan ini dari waktu ke waktu, dan tentu saja, apakah proses ini dapat diciptakan kembali di permukaan Mars yang asli,” kata Prof Rhamdhani.

Namun sementara itu, Swinburne dan mitranya menggandakan. Prof Rhamdhani, bersama dengan Dr Nababan dan Dr Matt Shaw, peneliti CSIRO lainnya dan alumni Swinburne, baru-baru ini menyampaikan lokakarya 4 hari yang dipesan lebih dahulu tentang astrometalurgi di Korea Selatan. Umpan baliknya menjanjikan.

“Kami mulai melihat peningkatan minat pada bidang ini secara global karena dunia menjadi serius tentang eksplorasi Mars,” katanya.

“Untuk mewujudkannya, kita akan membutuhkan para ahli dari banyak bidang – pertambangan, teknik, geologi, dan banyak lagi.”

Bagi Dr Nababan, manfaatnya melampaui eksplorasi. Dia berharap penelitian mereka juga akan mendorong metalurgi yang lebih efisien di Bumi.

“Dengan melakukan ini, saya berharap bahwa saya dapat membantu pengembangan eksplorasi ruang angkasa, dan pada akhirnya itu akan membawa kehidupan manusia yang baik di bumi ini.”

Referensi:

“Besi (paduan) Ekstraksi pada Mars melalui pengurangan karbotermik regolith: Penilaian termodinamika dan studi eksperimental ”oleh Deddy C. Nababan, Mark I. Pownceby, Aaron Torpy dan M. Akbar Rhamdhani, 5 Mei 2025, Astronautika.
Doi: 10.1016/j.actaastro.2025.05.005

“Ekstraksi Logam pada Mars Melalui Pengurangan Karbotermik: Karakterisasi MARS Regolith Simulant (MGS-1) dan Eksperimen Pengurangan Pendahuluan” oleh Deddy C. Nababan, Mark I. Pownceby dan M. Akbar Rhamdhani, 23 April 2025, Astronautika.
Doi: 10.1016/j.actaastro.2025.04.050

Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.

Para ilmuwan telah menciptakan lebah terobosan “makanan super” dengan rekayasa ragi untuk menghasilkan enam sterol penting yang biasanya ditemukan dalam serbuk sari.

Koloni yang diberikan diet buatan laboratorium ini dibesarkan hingga 15 kali lebih muda daripada yang ada di feed standar, berkembang dengan profil nutrisi yang hampir identik dengan diet yang diarahkan secara alami. Breakthrough menawarkan cara berkelanjutan untuk memulihkan kesehatan lebah pada saat populasi penyerbuk runtuh, mengancam ketahanan pangan di seluruh dunia.

Breakthrough Bee Superfood bisa menghentikan penurunan koloni

Tim peneliti yang dipimpin oleh Universitas Oxfordbekerja dengan Royal Botanic Gardens Kew, University of Greenwich, dan Technical University of Denmark, telah mengembangkan pendekatan yang menjanjikan untuk mengatasi penurunan yang mengkhawatirkan lebah madu. Pekerjaan mereka berpusat pada suplemen makanan yang direkayasa khusus yang mereplikasi senyawa vital yang biasanya diperoleh dari serbuk sari tanaman. Saat diuji, suplemen ini terbukti secara dramatis meningkatkan reproduksi koloni. Temuan ini dirilis pada 20 Agustus di jurnal Alam.

Perubahan Iklim, Pertanian, dan Krisis Nutrisi Lebah

Lebah madu berjuang sebagian karena perubahan iklim dan praktik pertanian modern telah mengurangi berbagai bunga yang mereka andalkan. Pollen membentuk sebagian besar diet lebah dan mengandung lipid yang dikenal sebagai sterol yang penting untuk pertumbuhan dan perkembangan yang sehat. Dengan persediaan serbuk sari alami yang semakin langka, peternak lebah telah beralih ke pengganti buatan. Produk -produk ini, biasanya terbuat dari tepung protein, gula, dan minyak, memberikan kalori tetapi tidak mengandung sterol yang dibutuhkan lebah, membiarkannya kurang nutrisi.

Dalam penelitian ini, para ilmuwan secara genetik memodifikasi ragi Yarrowia Lipolytica Jadi itu bisa menghasilkan perpaduan yang tepat dari enam sterol yang kritis terhadap kesehatan lebah. Mereka kemudian memasukkan ragi ke dalam diet eksperimental dan mengujinya dalam uji makan terkontrol yang berlangsung selama tiga bulan. Koloni ditempatkan di rumah kaca tertutup untuk memastikan lebah hanya mengonsumsi diet yang diformulasikan secara khusus.

Temuan kunci:

• Pada akhir periode penelitian, koloni yang diumpankan dengan ragi yang diperkaya sterol telah memelihara hingga 15 kali lebih banyak larva ke tahap kepompong yang layak, dibandingkan dengan koloni yang diberi makan diet kontrol.
• Koloni yang diberi makan dengan diet yang diperkaya lebih mungkin untuk terus membesarkan induk hingga akhir periode tiga bulan, sedangkan koloni pada diet yang kekurangan sterol menghentikan produksi induk setelah 90 hari.
• Khususnya, profil sterol larva di koloni yang diberi makan ragi yang direkayasa yang cocok yang ditemukan di koloni -koloni yang diarahkan secara alami, menunjukkan bahwa lebah secara selektif hanya mentransfer sterol yang paling penting secara biologis kepada anak -anak mereka.

Biologi Sintetis Membuka Kunci Solusi Nutrisi

Penulis senior Profesor Geraldine Wright (Departemen Biologi, Universitas Oxford), mengatakan: “Penelitian kami menunjukkan bagaimana kami dapat memanfaatkan biologi sintetis untuk menyelesaikan tantangan ekologis dunia nyata. Sebagian besar sterol serbuk sari yang digunakan oleh lebah tidak tersedia secara alami yang dapat dipanen.

Penulis utama Dr. Elynor Moore (Departemen Biologi, Universitas Oxford pada saat penelitian, sekarang Delft University of Technology) menambahkan: “Untuk Bees, perbedaan antara diet yang diperkaya sterol dan pakan lebah konvensional akan sebanding dengan perbedaan untuk manusia yang ada di antara makanan yang seimbang, menggunakan makanan yang tidak sesuai dengan nutrisi. Umpan buatan khusus yang secara nutrisi lengkap pada tingkat molekuler. ”

Mengidentifikasi nutrisi kritis dalam serbuk sari

Sebelum pekerjaan ini, tidak jelas sterol mana yang beragam dalam serbuk sari sangat penting untuk kesehatan lebah. Untuk menjawab ini, para peneliti secara kimia menilai komposisi sterol sampel jaringan yang dipanen dari pupa dan lebah dewasa. Ini membutuhkan pekerjaan yang luar biasa rumit; Misalnya, membedah lebah perawat individu untuk memisahkan nyali. Analisis ini mengidentifikasi enam senyawa sterol yang secara konsisten membentuk mayoritas dalam jaringan lebah: 24-metilenekolesterol, campesterol, isofukosterol, β-sitosterol, kolesterol, dan desmosterol.

Menggunakan pengeditan gen CRISPR-CAS9, para peneliti kemudian merekayasa ragi Yarrowia Lipolytica untuk menghasilkan sterol ini dengan cara yang berkelanjutan dan terjangkau. Y. Lipolytica dipilih karena ragi ini memiliki kandungan lipid yang tinggi, telah ditunjukkan sebagai makanan yang aman, dan sudah digunakan untuk melengkapi umpan akuakultur. Untuk menghasilkan suplemen yang diperkaya sterol, biomassa ragi yang direkayasa dikultur dalam bioreaktor, dipanen, kemudian dikeringkan menjadi bubuk.

Rekan penulis Profesor Irina Borodina (Pusat NNF untuk Biosustainabilitas, Technical University of Denmark) mengatakan: “Kami memilih ragi oleaginous yarrowia lipolytica sebagai pabrik sel karena sangat baik dalam pembuatan senyawa yang diturunkan dari asetil, seperti lipid dan sterol, dan karena ragi ini dan mudah untuk berskala asetil. Asam, steviol glikosida sebagai pemanis bebas kalori, feromon untuk pengendalian hama, dan produk lainnya. ”

Melindungi tanaman, keanekaragaman hayati, dan lebah liar

Penyerbuk seperti lebah madu berkontribusi pada produksi lebih dari 70% tanaman global terkemuka. Penurunan parah – disebabkan oleh kombinasi kekurangan nutrisi, perubahan iklim, infestasi tungau, penyakit virus, dan paparan pestisida – menimbulkan ancaman signifikan terhadap keamanan pangan dan keanekaragaman hayati. Misalnya, selama dekade terakhir, kerugian koloni lebah madu komersial tahunan di AS biasanya berkisar antara 40 dan 50%, dan dapat mencapai 60 hingga 70% pada tahun 2025. Suplemen rekayasa baru ini menawarkan sarana praktis untuk meningkatkan ketahanan koloni tanpa lebih jauh menipiskan sumber daya bunga alami. Karena biomassa ragi juga mengandung protein dan lipid yang menguntungkan, itu berpotensi dapat diperluas menjadi pakan lebah yang komprehensif.

Rekan penulis Profesor Phil Stevenson (RBG Kew dan Natural Resources Institute, University of Greenwich) menambahkan: “Lebah madu adalah penyerbuk yang sangat penting untuk produksi tanaman seperti almond, apel, dan ceri, dan dengan demikian ada di beberapa lokasi tanaman dalam jumlah yang sangat besar, yang dapat memberi tekanan pada bunga liar yang terbatas. Suplemen yang direkayasa kami dapat dikenakan pada kebiasaan kami. jenis dengan mengurangi persaingan untuk persediaan serbuk sari terbatas. “

Game-changer untuk petani dan ketahanan pangan

Danielle Downey (Direktur Eksekutif Proyek Nirlaba Penelitian Honeybee Apis m., Tidak berafiliasi dengan penelitian ini) mengatakan: “Kami mengandalkan lebah madu untuk menyerbuki satu dari tiga gigitan makanan kami, namun lebah menghadapi banyak stres. Nutrisi yang baik adalah salah satu cara untuk meningkatkan ketahanan mereka terhadap ancaman ini, dan dalam landscape yang lebih baik dengan nutrisi yang lebih baik untuk pencacahan. Fitonutrien kunci yang, ketika dimasukkan dalam suplemen pakan, memungkinkan pemeliharaan induk lebah madu yang berkelanjutan memiliki potensi besar untuk meningkatkan hasil untuk kelangsungan hidup koloni, dan pada gilirannya bisnis peternakan lebah yang kami andalkan untuk produksi makanan kami. “

Langkah selanjutnya: uji coba lapangan dan aplikasi yang lebih luas

Sementara hasil awal ini menjanjikan, uji lapangan skala besar lebih lanjut diperlukan untuk menilai dampak jangka panjang pada kesehatan koloni dan kemanjuran penyerbukan. Berpotensi, suplemen dapat tersedia untuk petani dalam waktu dua tahun.

Teknologi baru ini juga dapat digunakan untuk mengembangkan suplemen makanan untuk penyerbuk lain atau serangga bertani, membuka jalan baru untuk pertanian berkelanjutan.

Referensi: “Ragi yang Direkayasa Menyediakan sterol serbuk sari yang langka namun penting untuk lebah madu” oleh Elynor Moore, Raquel T. de Sousa, Stella Felsinger, Jonathan A. Arnesen, Jane D. Dyekjær, Dudley I. Farman, Rui Fs Gonçalves, Philip C. Stevensson, Irina Borodina, Augustine A. Gondalves, Philip C. Stevensson, Irina Borodina, Augustina, 202, Philip C. Stevensson, Irigight, IRIODINA, PHILIP C. STEVENSON, IRINANA BORODINA. Alam.
Doi: 10.1038/s41586-025-09431-y

Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.