这些吃岩石的微生物可能有助于我们定居月球和火星

它们可以提取农业和工程所需的元素。
In this microscopic image, Sphingomonas desiccabilis is growing on basalt.
在这个显微图像中,短小干嗜碱性球菌正在玄武岩上生长。英国天体生物学中心/爱丁堡大学–Rosa Santomartino

如果人类 ever 要采取前所未有的措施,在月球、火星或任何其他天体目的地建立基地,他们可能需要从当地岩石中提取资源来维持生计。根据《自然·通讯》上的一项新研究,我们可以利用一些非常小的帮手来完成这项繁重的工作——微生物。

在地球上,利用微生物进行采矿是很常见的:目前世界上大约有 20% 的铜和黄金是通过岩石消化细菌提取的。但研究人员不确定它们在其他宇宙区域的表现如何。

为了了解微生物是否胜任太空采矿的任务,一项首次进行的实验(名为 BioRock)于去年七月搭乘 SpaceX Dragon 胶囊前往国际空间站。在我们在太空的高科技家园中,宇航员启动了一系列小型反应堆——火柴盒大小的采矿设备,其中包含浸泡在细菌溶液中的小块玄武岩(一种在月球和火星上常见的火山岩)。

选择了三种细菌——短小干嗜碱性球菌、枯草芽孢杆菌和嗜金属菌。这些微生物在岩石上啃食了大约三周,在此期间,它们暴露在不同的重力条件下——模拟月球、火星的微重力条件和模拟地球重力的条件,后者是利用离心机实现的。然后,研究人员测量了细菌可以从岩石样本中提取多少铁、镁以及十几种其他元素。(在我们地球上的住所,也进行了平行实验,以便在正常重力条件下进行对照。)

在这三种研究的细菌物种中,短小干嗜碱性球菌似乎不受重力变化条件的影响。它是提取钕和铈等元素能力最强的,提取效率达到 70%。“我们很惊讶,重力变化对生物采矿没有显著影响,因为已知微重力会影响流体的行为,”天体生物学家、该研究的共同负责人 Charles Cockell 告诉《Space.com》。(他没有参与这项研究。)研究人员表示,另外两种物种在低重力条件下要么效果较差,要么根本无法执行任务。

康奈尔大学的合成生物学家 Buz Barstow(他没有参与这项研究)告诉《Chemical and Engineering News》,从这个原型到可用于太空的生物采矿系统“显然还有很多步骤”,但“他们已经取得了良好的开端”。

Cockell 补充说,虽然在太空中开采元素并将其运回地球在经济上不可行,但人类与这些微小矿工之间的太空联盟将有助于支持未来的地外基地。研究人员希望,细菌有一天或许能帮助我们分解月球风化层,将其转化为土壤,用于种植太空蔬菜,或者提取用于支持空气和水生产的生命支持系统的矿物质。

Cockell 补充说:“我认为我们应该继续探索能够最好地从太空(如小行星、月球和火星)发现的材料中提取有用元素的微生物类型,并且我们应该继续开发优化这些太空生物增强型工业流程的技术。”

未来,该研究的作者们将注意力转向 BioAsteroid,这项实验是反应堆实验的一次令人兴奋的重复,但使用的是粉碎的小行星材料,将于十二月发射到国际空间站。

 

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Paola Rosa-Aquino 是一位自由记者,报道科学和环境。她出生并成长于波多黎各,四年多来一直撰写关于太空、气候变化和环境正义的文章,自2019年起一直担任《Popular Science》杂志的太空专栏撰稿人。


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