EFMK Space Engineering - Mission 2023/24
Wissenschaftlicher Hintergrund und Ergebnisse der Sekundärmission: Mikrobielles Leben und Feinstaub in der Atmosphäre
Die Sekundärmission unseres CanSat-Projekts verfolgte das ambitionierte Ziel, Mikroorganismen und Feinstaubpartikel in der Luft in Höhenlagen bis zu 500 Metern zu untersuchen. Die Idee entstand aus dem Mangel an Forschungsergebnissen zu mikrobiellem Leben in größeren Höhen. Uns stellte sich die Frage, ob sich, ähnlich wie in Bodennähe, auch in der unteren Atmosphäre Mikroorganismen finden lassen. Zudem war die Untersuchung der Luftqualität durch Feinstaub eine weitere, technisch anspruchsvolle Erweiterung unserer Mission.
Methodik der Sekundärmission
Um mikrobielles Leben in der Luft zu erfassen, haben wir einen speziellen Filter entwickelt und in der CanSat-Dose integriert. Dieser Filter wurde so konstruiert, dass er extern eingebaut und nach der Landung leicht entnommen werden konnte. Der Filter diente als Sammelstelle für Luftpartikel, die während des Fluges eingefangen wurden. Anschließend wurde dieser Filter steril entnommen und auf Agar-Agar-Nährboden kultiviert, um Bakterien und Pilze zu identifizieren. Parallel dazu nahmen wir Luftproben am Boden als Vergleich, um die Proben aus der Höhe besser interpretieren zu können.
Zusätzlich wurde der Filter in Kooperation mit der FH Oberösterreich am Standort Wels durch Rasterelektronenmikroskopie und Massenspektrometrie analysiert. Diese Technologien erlaubten uns eine detaillierte Untersuchung der Feinstaubpartikel auf dem Filter und eine chemische Analyse, die uns Aufschluss über die Zusammensetzung der Partikel gab.
Ergebnisse und Erkenntnisse
Mikrobielles Leben in der Atmosphäre
Die Kultivierung der Proben zeigte interessante Ergebnisse: Auf dem Agar-Agar-Nährboden wuchsen Mikroorganismen, die die Existenz von mikrobiellem Leben in der unteren Atmosphäre bestätigten. Eine mikroskopische Analyse offenbarte bakterielle und pilzartige Strukturen. Besonders auffällig war eine Probe, die Pilzhyphen zeigte und somit auf die Anwesenheit von Pilzsporen in der Luft hinwies. Dieser Fund bestätigt, dass Mikroorganismen auch in höheren Luftschichten vorhanden sind, wenn auch in deutlich geringerer Konzentration als in Bodennähe.
Feinstaubpartikel und Luftverschmutzung
Die Analyse der Feinstaubpartikel erwies sich als komplex, da die Partikel eine sehr feine Struktur aufwiesen. Mithilfe der Rasterelektronenmikroskopie und Massenspektrometrie konnten wir jedoch die Zusammensetzung der Partikel bestimmen. Ein Teil der gefundenen Partikel bestand aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Aluminium, mit Spuren von Gold. Diese Zusammensetzung lässt auf eine Mischung aus natürlichen und industriellen Quellen schließen, wie etwa Abgasen oder Abrieb von Materialien. Die chemische Vielfalt der Partikel gibt interessante Hinweise auf die Arten der Luftverschmutzung, die selbst in geringen Höhen anzutreffen ist. Die gewonnenen Erkenntnisse könnten zukünftig für eine detailliertere Erforschung der Luftqualität in Höhenlagen genutzt werden und verdeutlichen die Bedeutung von Luftuntersuchungen für Umweltforschung und -schutz.
Fazit
Die Sekundärmission konnte durch den Nachweis von Mikroorganismen und die Identifizierung von Feinstaubpartikeln wertvolle Daten zur Luftqualität und dem Vorhandensein von Leben in der unteren Atmosphäre liefern. Diese Daten tragen zu einem besseren Verständnis der Atmosphärenbiologie und der Verteilung von Feinstaub bei und belegen den Erfolg unseres Projekts, eine biologische und umwelttechnische Fragestellung innovativ und erfolgreich zu bearbeiten.
