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細菌們,到小行星上采礦去!

來源:科技日報2019-08-14 09:15

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  太空采礦能造福地球環境。據設想,未來所有重工業和采礦業都將“移師太空”,地球上只進行與生活有關的活動。圖片來自網絡

  本報記者 劉 霞

  “生物采礦”早已在地球上成為現實。現在,美國和英國科學家正在研究利用細菌開采小行星金屬礦藏的可行性。他們認為,這種開采方式的成本低于常規手段——只需將水和細菌傾瀉到巖石上,就能萃取出金屬。

  那么,究竟什么是太空“生物采礦”?它又能給我們帶來多大利益呢?

  何為“生物采礦”

  據美國科羅拉多大學博爾德分校官網近日報道,該校航空航天工程科學系的路易斯·澤亞以及地球科學系的杰瑟·科蘭格羅等人,已經從博爾德分校研究與創新辦公室獲得了一筆種子經費,研究利用細菌開采小行星金屬礦藏——所謂太空“生物采礦”的可行性。

  “生物采礦”早已在地球上實現。“生物采礦”是指將礦石放入裝有水和特定細菌的大桶中,利用細菌萃取周圍巖石中包含的特定金屬。生物采礦是傳統開采方式外的一種替代,后者往往使用烈性化學物質,分離出黃金或其他金屬。

  澤亞表示:“地球上15%的銅和5%的金是利用細菌開采的。”

  “生物巖石”實驗

  據悉,澤亞團隊將在模擬的低重力環境下研究用希瓦氏菌從月球、火星和小行星風化層模擬物中提取出鐵的效率。

  無獨有偶,據美國太空網近日報道,一項名為“生物巖石”(BioRock)的實驗搭載美國太空探索技術公司(SpaceX)的“龍”飛船于7月底抵達國際空間站,旨在測試細菌在太空微重力甚至無重力環境下采礦的可行性。該項目包括18個不同的微型反應堆,每個反應堆都含有一種玄武巖巖石樣本和一種細菌。

  英國愛丁堡大學天體生物學中心教授察爾其·洛克爾在美國國家航空航天局(NASA)的一份聲明中說:“我們希望深入了解微生物在太空中的生長情況,以及如何在人類太空探索和太空定居方面使用它們,例如應用于采礦業、將巖石變成月球和火星土壤等。”

  在實驗中,研究小組將測試3種不同類型的細菌,其中一種是在科羅拉多高原干旱地殼中發現的,還有一種可以耐受重金屬。每一種微生物都可以附著在巖石樣本上,并試圖從巖石樣本中提取礦物質,這樣科學家就能了解這些細菌在無重力情況下的工作效率。

  洛克爾教授說:“‘生物巖石’實驗將了解微生物在微重力和模擬火星重力的環境下如何相互作用、生長以及從巖石表面提取元素,它將首次告訴我們,低重力是否會影響微生物附著在巖石表面并進行生物模采礦能力。換句話說,利用微生物進行外星采礦是否可行。”

  參與這項實驗的科學家將測量細菌在太空的這段時間里會從巖石樣本中提取出多少鐵、鈣、鎂以及其他十幾種元素,后續實驗可以測試其他微生物和其他材料,以更好地了解潛在的機會。

  洛克爾說:“微生物無處不在,在我們的食物中,在我們的家中,在我們的工業過程中——它們在我們的日常生活中起著極其重要的作用。隨著我們進入太空,我們可以利用微生物使我們的生活更舒適便捷,并提高太空定居的成功率。‘生物巖石’實驗旨在與微生物界建立一個新的太空聯盟——利用微生物促進人類在太空的永久存在。”

  太空“生物采礦”好處多

  科羅拉多大學博爾德分校分子、細胞與發育生物學資深專家塔德格·福沃德參與了澤亞的研究。他指出:“這種開采方式的成本低于常規手段,你只需將水和細菌傾瀉到巖石上,就能萃取出金屬。”

  澤亞表示,太空采礦具有巨大的經濟前景,很多小行星富含金屬,包括主要用于制造電子設備和其他產品的稀有金屬,這些金屬在地球上很難找到。

  澤亞說:“44種瀕危元素中部分元素的數量在太空中幾乎是無限的,這些元素未來將出現供應短缺,未來的戰爭可能由爭奪這些元素導致,如果我們能夠找到新來源,便可降低這種風險。”

  據悉,美國國家航空航天局(NASA)正在規劃一項機器人探索任務,將于2022年奔赴火星與木星之間的小行星“16普賽克”(16Psyche,一顆金屬小行星,距離地球大約3.7億公里,其上蘊藏著巨量財富)。據估計,“16普賽克”蘊藏的鎳、鐵和貴金屬的總價值達到7×1020美元。澤亞說:“這個數字超過全球所有流通貨幣的總值。”

  太空采礦不僅能帶來巨大的經濟收益,同時也為未來空間站和深空探測器的建造提供了一個易于獲取的金屬來源,能夠獲取這樣的材料意味著空間站和探測器的建造完全可以在太空中進行,無需借助昂貴的重型運載火箭將物質從地球發射到太空。

  澤亞表示:“太空生物采礦聽起來像科幻小說中才有的情節,但我相信,未來能夠成為現實。我們已經進行了微重力和微生物學方面的研究,這種細菌曾經去過太空,我們知道它們能在微重力環境下存活。”

  澤亞指出,太空采礦未來也能造福地球環境。根據他的設想,在將來的某一天,所有重工業和采礦業都要“移師太空”,地球上只進行與生活有關的活動。(劉霞)

[ 責編:趙清建 ]
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