Categories
科技報導

殖民火星先用細菌打前站:從火星土壤中開採鐵資源



北京時間11月28日消息,細菌會成為人類在火星上未來生活的基礎嗎?一些科學家認為,在人類登上火星之前,我們最好先把地球細菌送到火星上。荷蘭代爾夫特理工大學的博士研究生本傑明·雷納(Benjamin Lehner)在他的論文中建議,我們可以利用細菌從火星土壤中開採可用的鐵。他特別指出,我們可以考慮用金屬還原菌希瓦氏菌(Shewanella oneidensis)。

5967-iixntzz9425047.jpg

金屬還原菌希瓦氏菌能從火星土壤中“開採”磁鐵礦

“從自然形態的角度,火星土壤中可供我們使用的鐵資源並不多,”雷納在一份聲明中說,“但是,希瓦氏菌有能力把一部分土壤變成磁鐵礦,一種磁性的氧化鐵。”

雷納在論文中建議,在人類探索火星之前,我們可以先發送一個沒有宇航員的太空艙,裡面裝載著火星車、生物反應器和3D打印機。火星車可以在火星表面漫遊,鏟起土壤或天然富含鐵的風化層,然後將這些物質帶回生物反應器,那裡裝滿了希瓦氏菌。

2.jpg

這張圖描述瞭如何在火星表面實施雷納提出的細菌採礦任務。我們可以利用細菌在火星上開採有用的資源,為人類未來的生存做準備

接著,這些細菌開始工作,土壤中開始產生磁鐵礦。然後,磁鐵可以將磁鐵礦提取出來,分離出土壤的其他部分。最後,3D打印機將把這種原始金屬材料轉化為大量對人類有價值的零件,比如螺絲、螺帽、螺栓,或其他任何可以在火星上建造人類住房的部件。

但是,這個過程實際能生產多少鐵呢?雷納和他的團隊表示,一個1400升的反應器每年可以生產大約350千克的這種磁鐵礦。 “3.3年後,它將產生比太空艙容積更多的鐵,”他在聲明中說,“通過向火星發射幾個無人駕駛艙,我們可以在幾年內生產出大量的鐵。”

3.jpg

一項新的研究發現,國際空間站並不像你想像的那麼乾淨。

除了為第一批人類的到來做好準備,這類任務和方法也可能是人類在這顆紅色星球上繼續生存的關鍵。如果火星上的設備發生了爆炸,要求從地球上送來零件進行更換就不太現實。因此,像這樣的可持續解決方案至關重要。

投送細菌的方法既考慮了火星表面的惡劣條件,也考慮了向火星發射物品的成本和重量限制。細菌可以自我繁殖,幾乎沒有重量,因此運輸成本低廉,而且通常能夠承受高輻射。唯一需求只是一點食物。

雷納建議,可以將微藻和細菌一起送到火星上,以提供一種可持續的食物來源。微藻可以依靠陽光和二氧化碳生存,它們會把二氧化碳轉化成細菌所需的營養和氧氣。雷納在聲明中指出,這種微藻所留下的殘餘廢物(以及來自生物反應器的有機廢物)也可以作為堆肥,供將來前往火星的宇航員所用。

4.jpg

2015年2月,從國際空間站採集的微生物樣品返回地球

雷納表示,在實施這個建議的過程中,還可能出現另一個問題:火星可能受到地球細菌的污染。他在聲明中說:“我們希望防止細菌污染火星,因為這可能會阻礙在火星上尋找生命。”為了防止這種情況的發生,雷納的團隊建議將產生的含鐵材料安全地儲存在一個密封的充氣艙裡,連接在太空艙的一側。

國際空間站上的微生物

一項新的研究表明,生活在國際空間站(ISS)上的微生物可能與地球居民家庭中的細菌十分相似。

MERCCURI項目的專業科學家和公民科學家聯合研究小組,以及人類微生物組計劃的研究人員對軌道實驗室宇航員提供的棉籤進行了分析。他們發現,軌道實驗室中發現的細菌類型十分類似地球房屋中發現的細菌。

研究報告作者、加州大學戴維斯分校的微生物學家戴維·科伊爾(David Coil)表示,人類“完全被地球上的微生物所包圍,它們絕大多數是無害的。我們在國際空間站上也看到了大致相同的微生物群落,因此那裡可能和你的客廳差不多髒。”這項研究的結果發表於2017年12月5日的開放獲取期刊PeerJ上。

研究中採集的樣品來自空間站內的15個地點。研究人員表示,空間站的微生物群落並不是來自太空,而是直接來自宇航員的身體和從地球送到空間站的其他東西,因為軌道實驗室是完全封閉的。

該研究還顯示,空間站的微生物群落非常多樣化,這表明它們的生存狀態良好。 “國際空間站表面的微生物群落與宇航員的體表非常相似,這並不奇怪,因為他們本身就是微生物的主要來源,”研究報告的第一作者、曾在加州大學戴維斯分校的做博士後的詹娜·朗(Jenna Lang)說,“我們也很高興地看到……微生物的多樣性相當高,表明這不像是一個'病態'的微生物群落。”

研究作者、加州大學戴維斯分校的醫學微生物學和免疫學教授喬納森•艾森(Jonathan Eisen)說:“研究國際空間站的微生物多樣性不僅是與太空探索有關,而且通過與地球上的建築對比,也能獲得重要的啟示,因為國際空間站具有許多新的特徵,比如微生物的流入十分有限。”

在今年4月,美國國家航空航天局(NASA)的科學家在《微生物組學》雜誌發表了一篇論文,描述了對國家空間站發現的大量微生物的分類結果,主要包括葡萄球菌、腸桿菌、芽孢桿菌和紅酵母等。科學家表示,這些微生物可能來自更早期的任務,不僅有可能危害宇航員的健康,甚至可能腐蝕航天器設備。 (任天)

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *