国际空间站的实验成果：如何在太空中以400%的效率开采矿石

在细菌这一地球上最小的生物的帮助下，在太空中开采矿物这件事情会比我们预想的容易一些。

在国际空间站进行的实验表明，在细菌的作用下太空采矿效率能够提高400%以上，而这也使获取镁、铁以及稀土矿物（被广泛用于电子产品和合金的材料）等变得更为容易。

在地球上想要从地下提取矿物质，细菌的存在是十分重要的。细菌能够促使岩石的自然风化和破裂，并释放其中所含的矿物质。

细菌可以从环境中提取金属，这被广泛用于人类采矿作业，被称为生物采矿。例如，它能减少开采黄金的过程中对氰化物的依赖；它还可以帮助净化被污染的土壤。

在太空中，如小行星、月球，甚至火星上，采矿对于建立人类前哨站都是一件极具价值的事情。从地球上运送材料耗资巨大，即使是最便宜的选择——太空探索技术公司公司的“重型猎鹰”，每公斤有效载荷(2.2磅)也要花费1500美元。因此，科学家们一直在研究在太空中进行生物采矿的可行性。

英国爱丁堡大学的天体生物学家罗莎·桑托马蒂诺认为：“微生物具有广大应用前景，在太空领域也是如此。”“元素开采可能就是其众多应用中的一项。”

在10年的时间里，这一团队开发了一种火柴盒大小的小型生物采矿反应器，这种反应器可以较为容易地运输和安装在国际空间站上。而后，在2019年7月，18个生物反应器被运输到国际空间站进行近地轨道实验。

这些生物反应器中含有一种浸泡着玄武岩的细菌溶液，玄武岩是月球上大量存在的一种火山岩，用三周的时间浸泡玄武岩，来确定细菌是否能在低重力环境中发挥同样的岩石风化作用。

在模拟火星重力、模拟地球重力（通过使用离心机）和微重力下，研究小组对以下三种不同的细菌溶液分别进行了实验：干枯鞘单胞菌、枯草芽孢杆菌和金属嗜铜菌，以不含细菌的对照溶液作为基线。

研究人员发现，在不同的重力条件下，细菌的浸出性能没有显著差异。枯草芽孢杆菌溶液和金属嗜铜菌溶液中的稀土矿物浸出率均低于对照溶液，但差异并不显著。

而干枯鞘单胞菌溶液中玄武岩稀土矿物的浸出率明显高于对照溶液中的浸出率。

研究人员在论文中写道：在国际空间站的所有稀土元素和三种重力条件下对干枯鞘单胞菌溶液进行实验，有机物浸出111.9 %到429.2 %的非生物控制元素。

由于先前已证明微重力影响微生物过程，因此在三种重力条件下提取的矿物浓度之间存在的相似性令人意外。研究人员认为，这三种细菌在三种重力条件下提取的矿物浓度之间存在的相似性可能是由于有足够的营养物质来支撑。

研究人员的结论是，只要营养物质足够，生物采矿就可以在一定的重力条件下进行。

爱丁堡大学的天体生物学家查尔斯·考克尔说:“我们的实验为在太阳系中进行生物强化元素开采的提供了科学和技术的可行性。”

“虽然在太空开采这些元素并将其带到地球在经济上不可行，但太空生物采矿可能为人类在宇宙中的持续发展提供支撑。

“例如，研究结果表明，在月球的风暴洋地区，那里的岩石富含丰富的稀土元素。在这一地区建造由机器人和人类管理的矿山，可能会成为人类在地球以外的地方发展科学和经济的一个富有成效的方向。”

作者: MICHELLE STARR

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