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目前，微生物被用于采矿，以帮助回收金、铜和铀等金属。现在，研究人员提出可以利用细菌在太空进行“生物采矿”，从月球和火星等外星天体中提取氧气、营养物质和矿物质，供未来殖民者使用。
目前，全球超过四分之一的铜供应是通过微生物从矿石中提取的。因此，英国米尔顿凯恩斯的开放大学的地球微生物学家凯伦·奥尔森-弗朗西斯和查尔斯·科克尔认为，微生物也可以被征用于太空探索——“这只是将该技术转移到其他行星表面的问题，”科克尔说。“这将是一种在太空中自给自足的方式。”
研究人员在月球和火星风化层（松散的表面岩石）的类似物上，用各种蓝藻（通常被称为蓝绿藻）进行了实验。这些光合细菌已经适应在地球上一些最极端的环境中生存，从寒冷、极度干旱的南极麦克默多干谷到智利炎热、干燥的阿塔卡玛沙漠，这表明它们可能能够在严酷的外层空间中生存。
科学家们研究了三种作为食品或帮助植物生长的商业蓝藻物种——例如，圆柱鞘丝藻被用作稻田中的天然肥料。他们还研究了适应更极端条件的物种——一个菌株取自内盖夫沙漠的努比亚砂岩，而其他三个菌株最初是在英格兰的石灰岩悬崖上发现的，被发射到离地球表面 300 公里的低地球轨道，并暴露在真空、寒冷、高温和辐射中。然后，所有的微生物都与水一起在各种岩石类型上生长，包括来自南非的钙长岩（类似于月球高地风化层）和来自冰岛火山的玄武岩（类似于月球和火星风化层）。
蓝藻可以在所有不同的岩石类型上生长，其中圆柱鞘丝藻的平均生长速度比其他测试物种快五倍。这些微生物还可以从岩石中提取钙、铁、钾、镁、镍、钠、锌和铜，其中圆柱鞘丝藻表现出最多的此类活动。
科学家们还发现，圆柱鞘丝藻和更喜欢极端环境的蓝藻可以在模拟火星条件的极低温度和压力下存活28天，前提是它们被覆盖了一层防止紫外线的屏蔽层。“虽然我们希望在加压栖息地的容器中培养这些细菌，但总有可能发生故障，使它们暴露在月球或火星的条件下，因此你想看看它们是否全部死亡，特别是如果人们的生命依赖于它们，”科克尔说。喜欢极端环境的蓝藻和圆柱鞘丝藻也可以容忍 28 天的极端干燥，这表明它们可以冷冻干燥以便于运输和储存。
这些发现表明，在迄今为止测试过的蓝藻中，圆柱鞘丝藻将是理想的太空用蓝藻，因为它生长速度最快，整体提取的元素最多，并且可以承受超干燥和火星条件。圆柱鞘丝藻也是一种固氮蓝藻，这意味着它可以帮助产生对生命至关重要的富含氮的化合物，例如蛋白质的氨基酸组成部分以及构成 DNA 和 RNA 的核苷酸。科学家们在 8 月刊的《行星与空间科学》中详细介绍了他们的发现。
科克尔说，使用微生物进行生物采矿的优势有很多。虽然可以使用化学物质从外星风化层中提取矿物质，但“微生物催化提取的速度比使用纯化学物质快得多，”他解释说。使用纯化学系统还需要大量的能量，而早期外星前哨站可能缺乏能量。
植物也可以用来产生氧气，但微生物的生长速度比植物快得多，而且在同一体积下，用微生物在容器中产生的氧气远多于植物，而且生长过程更简单，科克尔说。此外，蓝藻听起来可能不那么美味，但研究人员测试的一种名为钝顶螺旋藻的物种是可食用的，而且“尝起来有点像海藻，”他补充道。对于那些可能不认为蓝藻是美食的人来说，微生物仍然可以用来分解岩石并使其更适合农作物生长，他解释说。
“如果没有蓝藻生物技术的开发，我们将无法殖民月球或火星，”未参与这项研究的天体生物学家伊戈尔·布朗说。此前，在美国国家航空航天局，布朗和他的同事成功地在模拟月球材料的富含铁的岩石上培养了来自黄石国家公园温泉的蓝藻。
“可以使用一些工艺用特殊的化学物质溶解月球风化层，但将这些化合物运送到月球的成本非常高，”布朗说。“这就是我们建议仅使用小瓶微生物的原因。” 他补充说，科学家还可以对新的微生物进行基因工程改造，使其在生物采矿方面更出色。