最新公告
  • 欢迎您光临蛙蛙应用,本站秉承服务宗旨 履行“站长”责任,销售只是起点 服务永无止境!立即加入我们
  • 搭乘SpaceX龙飞船的“细菌”回来了

    题图来自:视觉中国

    客岁7月,马斯克的 SpaceX 龙飞船将18个装有火山岩和微生物(细菌)的微型回响反映堆送上了国际空间站。此行的目的很简朴——测试差别微生物在太空微重力、以至无重力环境下举行“生物采矿”的可行性。

    个中,每个微型回响反映堆内都装有一种罕见于月球和火星的玄武岩岩石样本和一种特定的微生物,被浸泡在含有微生物的溶液中的岩石样本,几个礼拜后会被送回地球举行剖析。

    11月10日,相干研讨成果在线宣布在《天然-通信》(Nature Communications)杂志上,试验数据表明,微生物能够在零重力前提下浸出岩石中具有经济价值的稀土元素(Rare Earth Element,REE)。这一研讨发明,让人类运用微生物在宇宙中其他星球举行“生物采矿”成为大概。

    搭乘SpaceX龙飞船的“细菌”回来了插图

    (泉源:Nature Communications)

    据论文形貌,这项试验将研讨低重力环境是不是影响微生物从岩石中提取矿物质的才能,以及微生物在太空中怎样生长并构成生物膜、低重力前提对生物膜的影响等。

    关于这项研讨事情,英国天体生物学家、英国爱丁堡大学物理与天文学学院天体生物学传授、英国天体生物学中心主任查尔斯·科克尔(Charles Cockell)此前曾示意,“我们愿望深切相识微生物在太空中的生长状况,以及怎样运用它们更好地服务于人类太空探究和太空移民等事情,比方运用于采矿业、将岩石变成月球和火星泥土等。”

    “太空采矿”商业价值庞大

    一直以来,跟着人类经济社会的疾速生长,地球资本尤其是一些有数资本的缺少问题逐步凸显。地球以外的太空资本已成为了美日等各个国度竞相争取的目的。

    近年来,科学家一直在研讨运用细菌开采小行星金属矿藏的可行性,这类开采体式格局的本钱低于通例手腕,他们以至认为,只需将水和细菌倾泻到岩石上,就可以获得金属。

    本年4月,美国总统特朗普签订了一份行政命令——《太空资本开采和运用的国际支撑保证》,为将来美国进入太空,尤其是前去月球和小行星开采太空资本正式确立了政策,并指出美国政府有权探究和开采外太空的资本,而且并不认为外太空的资本应由列国同享,开采前也不须要征得其他国度赞同。

    搭乘SpaceX龙飞船的“细菌”回来了插图1

    (泉源:Pixabay)

    为什么太空资本云云主要?事实证实,太空采矿具有庞大的经济远景。太空中的许多小行星富含金属(比方用于制作电子设备的有数金属),但这些金属却很难在地球上找到。同时,这些小行星也能够作为将来制作空间站和空间探测器的主要金属材料泉源,这就意味着人类将来或许能够直接在太空制作空间站和探测器,而无需运用高贵的重型运载火箭。

    就拿稀土资本来讲,无论是在制作芯片、智能手机方面,照样在制作电动汽车等高科技产品的历程当中,是不是具有足够的可开采稀土资本,关于一个国度而言至关主要。

    因为具有奇特的磁性和催化机能等特性,稀土元素现已被广泛运用于手机、电脑屏幕等电子设备生产和其他高科技范畴运用,以及石油化工、冶金、机器、动力、轻工、环境保护、农业等范畴,并用来生产超导材料、磁致伸缩材料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料、荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、催化材料、邃密精美陶瓷材料、激光材料等。

    然则,开采稀土元素不仅难度大,而且本钱高,将来也大概会求过于供。一直以来,人类愿望在地外星球找到“第二个地球”来寓居或开采有数资本,在这一探究历程当中,找到一种能够在地球以外举行简朴、高效的稀土元素提取的要领意义严重。

    在地球上,微生物在天然历程当中起着十分主要的作用,比方将岩石风化为泥土以及增进生物圈中元素的轮回等。同时,微生物也被用于种种工业和制作业历程,微生物能够进步从岩石中提取有价值的元素(比方铜和金)的效力,在某些状况下,这一历程能够削减对环境有害的有毒化合物(如氰化物)的运用,而且微生物与矿物的互相作用也被用来净化被污染的泥土。

    一样,细菌和真菌等异养微生物能够在近中性或碱性环境下,经由过程开释有机酸来改变周围环境的 pH 值等体式格局,完成有用的生物浸出,比方微生物已被用来开采地球岩石中的稀土元素。

    但人类尚不清晰它们是不是能够在低重力或零重力的前提下完成这项事情。

    这类细菌不简朴

    在此次研讨中,研讨职员经由过程在国际空间站上展开一系列试验来评价3种细菌(Sphingomonas desiccabilis、Bacillus subtilis 和 Cupriavidus metallidurans)在微重力和模仿火星重力前提下的生物采矿潜力。

    研讨职员经由过程将微重力作为大概的最低重力程度举行研讨,来讨论缺少沉降作用对生物浸出的影响,同时相识重力怎样影响微生物与矿物间的互相作用,以及将来在小行星和其他低重力行星举行工业生物采矿的可行性。

    搭乘SpaceX龙飞船的“细菌”回来了插图2

    图|位于太空舱内的试验装配图

    研讨职员示意,“我们将经由过程试验初次相识微生物在微重力和模仿火星重力环境下怎样互相作用、生长以及从岩石外表浸出元素,以及低重力是不是会影响微生物附着在岩石外表并举行生物采矿的才能。也就是说,运用微生物在地外星球举行生物采矿的主意是不是可行。”

    搭乘SpaceX龙飞船的“细菌”回来了插图3

    图 | 被染成荧光绿色的 Sphingomonas desiccabilis 生善于玄武岩上(泉源:该研讨论文)

    他们测量了 3 种细菌提取稀土元素的效力,即从玄武岩(在月球和火星外表比较罕见)中浸出的 14 种差别稀土元素的含量。同时,他们也在地球一般重力前提下展开了相干的平行试验。

    搭乘SpaceX龙飞船的“细菌”回来了插图4

    他们发明,Sphingomonas desiccabilis 在三种重力前提下都能够从玄武岩中浸出稀土元素,而且浸出率较为相似,显现出了这类细菌在差别生物采矿环境下的适用性。而且,Sphingomonas desiccabilis 对玄武岩中含量最多的稀土元素的浸出率最高,比方对铈(Cerium)和钕(Neodymium)的浸出率达到了 70% 摆布;而 Bacillus subtilis 和 Cupriavidus metallidurans 两种细菌物种的浸出率,要么在低重力前提下相较于地球一般重力前提下下降,要么在任何试验前提下都没法浸出稀土元素。

    搭乘SpaceX龙飞船的“细菌”回来了插图5

    图 | 在生物试验和非生物掌握试验中,3 种微生物分别在微重力、模仿火星和地球重力前提下的均匀稀土元素浸出率

    以上结果表明,虽然微生物的生物采矿才能具有生物体特异性,但这类才能在太空和相似火星的重力前提下是能够存在的。

    同时,据论文形貌,一些玄武岩以外的其他材料的浸出率以至更高,比方,月球上一种名为 KREEP(是一些被撞击的月球角砾岩和玄武岩中的地球化学成分)的岩石就含有异常高浓度的稀土元素。

    研讨职员认为这一研讨成果大概回响反映了在月球重力作用下举行生物采矿的潜力,并发起在月球上的风暴洋(Oceanus Procellarum)和雨海(Mare Imbrium)区域,竖立稀土生物采矿设备,在那里,KREEP 岩石异常雄厚。

    雨海是月球上充满全部雨海撞击盆地的空阔月海,也是太阳系中最大的撞击坑之一。雨海盆地构成于后期重轰炸期阶段一颗原行星的碰撞,厥后涌出的玄武岩熔岩淹没了这一巨型坑,构成本日所见的平整火山平原;风暴洋是月球近月面西侧,构成于31~35亿年前的一座庞大的月海。因为面积最大,它也是月球上唯一被称为“洋”的月海,横跨月球南北中轴线绵亘达2500公里以上,其局限约400万平方公里。

    另外,这一研讨成果也能够运用到其他对原位资本运用(In-Situ Resource Utilisation,ISRU)具有经济意义的材料,比方陨石材料已被证实与微生物生长相容。因而,这一微重力试验显现了在低重力小行星环境中生物化的潜力。

    在太空探究中,原位资本运用是指网络,加工,贮存和运用在其他天文物体上发明或制作的材料,以替代底本从地球带走的材料的做法。ISRU能够为航天器的有用载荷或太空探究职员供应生命支撑材料,推动剂,建筑材料和动力。如今,关于航天器和机器人行星外表使命来讲,以太阳能电池板的情势运用当场发明的太阳辐射已异常广泛。

    除了在地外星球采矿,相识微生物与矿物在太空环境下的互相作用,另有助于:

    • 将瘠薄岩石“改变”为泥土;

    • 构成具有固碳、固氮等功能的生物泥土结皮;

    • 运用风化层作为生态系统的质料;

    • 运用风化层作为生物燃料;

    • 以及矿物建筑材料的生产。

    这就须要我们相识,微生物怎样在太空环境下附着在岩石和风化层外表并与发作互相回响反映,以及微生物在差别星球、差别重力环境下的离子浸出和矿物降解变化。而此次试验证实了微生物和矿物互相作用在推动竖立在地球以外可自我保持的永远人类生存环境,以及完成这一目的的技术手腕。

    研讨职员示意,“微生物无处不在,在我们的一样平常生活中起着极其主要的作用,我们能够运用微生物进步太空移民的成功率,此次试验旨在协助人类和微生物界竖立一个新的太空同盟,人类在微生物的‘协助’下完成在宇宙中永远存在。

    接下来,他们将继承调解试验的相干参数,以进步团体工艺程度和回响反映器范围。或许在不久的将来,人类能够借助地外星球的当地资本,建成第二个“地球”。

    参考资料:
    https://www.nature.com/articles/s41467-020-19276-w

    爱搬网
    蛙蛙应用 » 搭乘SpaceX龙飞船的“细菌”回来了
    • 603会员总数(位)
    • 868资源总数(个)
    • 0本周发布(个)
    • 0 今日发布(个)
    • 479稳定运行(天)

    提供最优质的资源集合

    立即查看 了解详情