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细菌们,到小行星上采矿去!

来源:科技日报2019-08-13 09:18

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  太空采矿能造福地球环境。据设想,未来所有重工业和采矿业都将“移师太空”,地球上只进行与生活有关的活动。图片来自网络

  “生物采矿”早已在地球上成为现实。现在,美国和英国科学家正在研究利用细菌开采小行星金属矿藏的可行性。他们认为,这种开采方式的成本低于常规手段——只需将水和细菌倾泻到岩石上,就能萃取出金属。

  那么,究竟什么是太空“生物采矿”?它又能给我们带来多大利益呢?

  何为“生物采矿”

  据美国科罗拉多大学博尔德分校官网近日报道,该校航空航天工程科学系的路易斯·泽亚以及地球科学系的杰瑟·科兰格罗等人,已经从博尔德分校研究与创新办公室获得了一笔种子经费,研究利用细菌开采小行星金属矿藏——所谓太空“生物采矿”的可行性。

  “生物采矿”早已在地球上实现。“生物采矿”是指将矿石放入装有水和特定细菌的大桶中,利用细菌萃取周围岩石中包含的特定金属。生物采矿是传统开采方式外的一种替代,后者往往使用烈性化学物质,分离出黄金或其他金属。

  泽亚表示:“地球上15%的铜和5%的金是利用细菌开采的。”

  “生物岩石”实验

  据悉,泽亚团队将在模拟的低重力环境下研究用希瓦氏菌从月球、火星和小行星风化层模拟物中提取出铁的效率。

  无独有偶,据美国太空网近日报道,一项名为“生物岩石”(BioRock)的实验搭载美国太空探索技术公司(SpaceX)的“龙”飞船于7月底抵达国际空间站,旨在测试细菌在太空微重力甚至无重力环境下采矿的可行性。该项目包括18个不同的微型反应堆,每个反应堆都含有一种玄武岩岩石样本和一种细菌。

  英国爱丁堡大学天体生物学中心教授察尔其·洛克尔在美国国家航空航天局(NASA)的一份声明中说:“我们希望深入了解微生物在太空中的生长情况,以及如何在人类太空探索和太空定居方面使用它们,例如应用于采矿业、将岩石变成月球和火星土壤等。”

  在实验中,研究小组将测试3种不同类型的细菌,其中一种是在科罗拉多高原干旱地壳中发现的,还有一种可以耐受重金属。每一种微生物都可以附着在岩石样本上,并试图从岩石样本中提取矿物质,这样科学家就能了解这些细菌在无重力情况下的工作效率。

  洛克尔教授说:“‘生物岩石’实验将了解微生物在微重力和模拟火星重力的环境下如何相互作用、生长以及从岩石表面提取元素,它将首次告诉我们,低重力是否会影响微生物附着在岩石表面并进行生物模采矿能力。换句话说,利用微生物进行外星采矿是否可行。”

  参与这项实验的科学家将测量细菌在太空的这段时间里会从岩石样本中提取出多少铁、钙、镁以及其他十几种元素,后续实验可以测试其他微生物和其他材料,以更好地了解潜在的机会。

  洛克尔说:“微生物无处不在,在我们的食物中,在我们的家中,在我们的工业过程中——它们在我们的日常生活中起着极其重要的作用。随着我们进入太空,我们可以利用微生物使我们的生活更舒适便捷,并提高太空定居的成功率。‘生物岩石’实验旨在与微生物界建立一个新的太空联盟——利用微生物促进人类在太空的永久存在。”

  太空“生物采矿”好处多

  科罗拉多大学博尔德分校分子、细胞与发育生物学资深专家塔德格·福沃德参与了泽亚的研究。他指出:“这种开采方式的成本低于常规手段,你只需将水和细菌倾泻到岩石上,就能萃取出金属。”

  泽亚表示,太空采矿具有巨大的经济前景,很多小行星富含金属,包括主要用于制造电子设备和其他产品的稀有金属,这些金属在地球上很难找到。

  泽亚说:“44种濒危元素中部分元素的数量在太空中几乎是无限的,这些元素未来将出现供应短缺,未来的战争可能由争夺这些元素导致,如果我们能够找到新来源,便可降低这种风险。”

  据悉,美国国家航空航天局(NASA)正在规划一项机器人探索任务,将于2022年奔赴火星与木星之间的小行星“16普赛克”(16Psyche,一颗金属小行星,距离地球大约3.7亿公里,其上蕴藏着巨量财富)。据估计,“16普赛克”蕴藏的镍、铁和贵金属的总价值达到7×1020美元。泽亚说:“这个数字超过全球所有流通货币的总值。”

  太空采矿不仅能带来巨大的经济收益,同时也为未来空间站和深空探测器的建造提供了一个易于获取的金属来源,能够获取这样的材料意味着空间站和探测器的建造完全可以在太空中进行,无需借助昂贵的重型运载火箭将物质从地球发射到太空。

  泽亚表示:“太空生物采矿听起来像科幻小说中才有的情节,但我相信,未来能够成为现实。我们已经进行了微重力和微生物学方面的研究,这种细菌曾经去过太空,我们知道它们能在微重力环境下存活。”

  泽亚指出,太空采矿未来也能造福地球环境。根据他的设想,在将来的某一天,所有重工业和采矿业都要“移师太空”,地球上只进行与生活有关的活动。(本报记者 刘 霞)

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