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细菌矿工:细菌在低重环境下也可“采矿”,未来或用于太空开发

2020-11-12 11:29 前瞻网   

 

细菌矿工:细菌在低重环境下也可“采矿”,未来或用于太空开发

虽然各国对航天探索的巨额投入一直遭人诟病,但是,航天探索的意义是长远的,可以解决很多人类未来面临的问题,如星际移民、太空采矿。

星际移民目前还很遥远,不过,太空采矿似乎在未来几十年内就能实现。美国已经在2015年签署了《美国商业太空发射竞争法案》,允许私人进行太空采矿。

但是,就目前来说,太空采矿还存在技术难题,真空环境的操作要求和地面不同,如何提高效率呢?

日前,国际空间站上进行的一项实验表明,细菌可以将空间采矿效率提高400%以上,使开采镁、铁和在电子和合金中广泛使用的稀土矿物等材料更加容易。

这项实验由爱丁堡大学的研究人员设计,英国航天局和欧洲航天局资助,在国际空间站中进行,用以证明使用微生物可以在零重力或低重力下获取矿物资源。这些实验微生物已经在地球上用于开采金,铜和铀,但专家们此前还不确定它们是否也可以在较低重力的环境中工作。

该团队开发了一种叫做生物采矿反应器(biomining reactor)的小型(火柴盒大小)设备,可以很容易地运输和安装在国际空间站上。2019年7月,其中18个生物采矿反应堆被运送到国际空间站进行低地球轨道实验。

每个生物采矿反应器都包含一种细菌溶液,该溶液没过了一小块玄武岩,这是月球上丰富的一种火山岩。在为期三周的时间里,每个反应堆中的玄武岩都暴露在细菌溶液中,以确定细菌是否能在低重力环境中具有相同的岩石风化能力。

在模拟火星重力、模拟地球重力(使用离心机)和微重力条件下,研究小组用三种不同细菌的不同溶液进行了实验:鞘氨醇单胞菌、枯草芽孢杆菌和贪铜杆菌。没有细菌的对照溶液被用作基线。

研究人员发现,在不同重力条件下,细菌浸出性能没有显著差异,对于枯草芽孢杆菌和贪铜杆菌,矿物侵蚀能力分别低于对照溶液,并且与对照溶液没有显著差异。不过,与对照溶液相比,鞘氨醇单胞菌从玄武岩中获取的稀土矿物明显更多。

爱丁堡大学的天体生物学家查尔斯·科克尔(Charles Cork)表示:“我们的实验证明,在整个太阳系进行生物强化元素采矿从科学和技术性来说是可行的。”

研究人员还表示,利用微生物在空间开采矿物并将其运回地球,经济成本太大。但是,这种方法可以使人类实现在太空的“矿物自由”,从而展开更多活动,无需地球支持。

据研究表明,火星和月球都富含必需的金属和矿物质,例如铁和镁。NASA也计划在2024年将宇航员送回月球,并在未来十年内建立殖民地并实现可持续的回访。而这一名为“BioRock”的技术可以使月球基地的建设更易实施。

不过,研究人员表示,此次的实验还是一个概念证明,只表明微生物在太空环境下具有“采矿”能力,如果要将其落地实用,那么可能需要巨额的经济投入,但是这一点也还需要实验佐证。

研究成果已经发表在《自然通讯》(Nature Communications)上。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 3976DBC

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