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外星“生物采矿”可行!或将成人类定局其他行星重要条件

来源:科技日报 时间:2020-11-11 08:59:04

英国《自然·通讯》杂志10日发表了一项天体物理学新突破:科学家发现,微生物能在零重力条件下提取岩石中具有经济价值的元素。这一发现表明,让微生物进行“生物采矿”是可行的,不但能补充地球资源,还将成为人类定居其他行星的重要条件。

稀土元素(REE)具有独特的磁性或催化性能,是电子器件中的关键成分,也在导弹、智能武器、导航仪、喷气发动机等军事高新技术领域有重要应用价值。但是,这些稀土元素的开采难度大、成本高,而且很快将供不应求。而随着人类开始探索其他行星,找到高效、简单的提取稀土元素的方法至关重要。

现在,微生物已经被用来开采地球岩石中的稀土元素,但让它们在太空中发挥这一作用仍未提上日程——究竟它们能否在低重力或零重力的条件下完成这项工作,依然是个未知数。

此次,包括英国爱丁堡大学科学家查尔斯·库凯尔及其同事在内的研究团队,评估了国际空间站上3种细菌在微重力和模拟火星重力条件下的生物采矿潜力,这3种细菌分别是鞘氨醇单胞菌、枯草芽孢杆菌和贪铜杆菌。研究团队特意测量了这些细菌的提取效率——从玄武岩(类似于月球和火星表面的大部分物质)浸出的14种不同稀土元素的含量。同时,他们还在地球上进行了普通重力条件下的平行实验。

研究人员发现,鞘氨醇单胞菌在3种重力条件下都能让玄武岩浸出稀土元素,而且该细菌的浸出率在3种重力条件下都差不多,玄武岩中含量最丰富的稀土元素的浸出率最高(铈和钕的浸出率约为70%)。测试中,其他细菌的浸出率或是在低重力条件下减少,或是在任何实验条件下都无法浸出稀土元素。

这一结果表明,虽然微生物的生物采矿能力具有生物体特异性,但这种能力在太空和类似火星的重力条件下,是可以存在的。

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人们已经学会了“使唤”微生物来开采矿石。将矿石用菌落混合液冲刷,在微生物释放的物质下,矿物发生溶解,人们再从浸出液中萃取铜、金、稀土等有价值的元素。这一方法,在太空中就显得更有必要性。不需太大型的器械,可以就地召唤“开采工人”,成本低,毒害物质少。欧空局去年在国际空间站上做了实验,结果显示,部分微生物在微重力条件下仍能兢兢业业工作,且“业绩”相当不错。所以,用好微生物,或许是人类在太空建立文明的重要一步。

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