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目前，微生物被用於採礦，以幫助回收金、銅和鈾等金屬。現在，研究人員提出可以利用細菌在太空進行“生物採礦”，從月球和火星等外星天體中提取氧氣、營養物質和礦物質，供未來殖民者使用。
目前，全球超過四分之一的銅供應是透過微生物從礦石中提取的。因此，英國米爾頓凱恩斯的開放大學的地球微生物學家凱倫·奧爾森-弗朗西斯和查爾斯·科克爾認為，微生物也可以被徵用於太空探索——“這只是將該技術轉移到其他行星表面的問題，”科克爾說。“這將是一種在太空中自給自足的方式。”
研究人員在月球和火星風化層（鬆散的表面岩石）的類似物上，用各種藍藻（通常被稱為藍綠藻）進行了實驗。這些光合細菌已經適應在地球上一些最極端的環境中生存，從寒冷、極度乾旱的南極麥克默多幹谷到智利炎熱、乾燥的阿塔卡瑪沙漠，這表明它們可能能夠在嚴酷的外層空間中生存。
科學家們研究了三種作為食品或幫助植物生長的商業藍藻物種——例如，圓柱鞘絲藻被用作稻田中的天然肥料。他們還研究了適應更極端條件的物種——一個菌株取自內蓋夫沙漠的努比亞砂岩，而其他三個菌株最初是在英格蘭的石灰岩懸崖上發現的，被髮射到離地球表面 300 公里的低地球軌道，並暴露在真空、寒冷、高溫和輻射中。然後，所有的微生物都與水一起在各種岩石型別上生長，包括來自南非的鈣長巖（類似於月球高地風化層）和來自冰島火山的玄武岩（類似於月球和火星風化層）。
藍藻可以在所有不同的岩石型別上生長，其中圓柱鞘絲藻的平均生長速度比其他測試物種快五倍。這些微生物還可以從岩石中提取鈣、鐵、鉀、鎂、鎳、鈉、鋅和銅，其中圓柱鞘絲藻表現出最多的此類活動。
科學家們還發現，圓柱鞘絲藻和更喜歡極端環境的藍藻可以在模擬火星條件的極低溫度和壓力下存活28天，前提是它們被覆蓋了一層防止紫外線的遮蔽層。“雖然我們希望在加壓棲息地的容器中培養這些細菌，但總有可能發生故障，使它們暴露在月球或火星的條件下，因此你想看看它們是否全部死亡，特別是如果人們的生命依賴於它們，”科克爾說。喜歡極端環境的藍藻和圓柱鞘絲藻也可以容忍 28 天的極端乾燥，這表明它們可以冷凍乾燥以便於運輸和儲存。
這些發現表明，在迄今為止測試過的藍藻中，圓柱鞘絲藻將是理想的太空用藍藻，因為它生長速度最快，整體提取的元素最多，並且可以承受超乾燥和火星條件。圓柱鞘絲藻也是一種固氮藍藻，這意味著它可以幫助產生對生命至關重要的富含氮的化合物，例如蛋白質的氨基酸組成部分以及構成 DNA 和 RNA 的核苷酸。科學家們在 8 月刊的《行星與空間科學》中詳細介紹了他們的發現。
科克爾說，使用微生物進行生物採礦的優勢有很多。雖然可以使用化學物質從外星風化層中提取礦物質，但“微生物催化提取的速度比使用純化學物質快得多，”他解釋說。使用純化學系統還需要大量的能量，而早期外星前哨站可能缺乏能量。
植物也可以用來產生氧氣，但微生物的生長速度比植物快得多，而且在同一體積下，用微生物在容器中產生的氧氣遠多於植物，而且生長過程更簡單，科克爾說。此外，藍藻聽起來可能不那麼美味，但研究人員測試的一種名為鈍頂螺旋藻的物種是可食用的，而且“嚐起來有點像海藻，”他補充道。對於那些可能不認為藍藻是美食的人來說，微生物仍然可以用來分解岩石並使其更適合農作物生長，他解釋說。
“如果沒有藍藻生物技術的開發，我們將無法殖民月球或火星，”未參與這項研究的天體生物學家伊戈爾·布朗說。此前，在美國國家航空航天局，布朗和他的同事成功地在模擬月球材料的富含鐵的岩石上培養了來自黃石國家公園溫泉的藍藻。
“可以使用一些工藝用特殊的化學物質溶解月球風化層，但將這些化合物運送到月球的成本非常高，”布朗說。“這就是我們建議僅使用小瓶微生物的原因。” 他補充說，科學家還可以對新的微生物進行基因工程改造，使其在生物採礦方面更出色。