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细菌大作用!从火星土壤中开采铁资源

2019-11-28 09:30:20  来源:新浪科技

金属还原菌希瓦氏菌能从火星土壤中“开采”磁铁矿

金属还原菌希瓦氏菌能从火星土壤中“开采”磁铁矿

北京时间11月28日消息,细菌会成为人类在火星上未来生活的基础吗?

一些科学家认为,在人类登上火星之前,我们最好先把地球细菌送到火星上。荷兰代尔夫特理工大学的博士研究生本杰明·雷纳(Benjamin Lehner)在他的论文中建议,我们可以利用细菌从火星土壤中开采可用的铁。他特别指出,我们可以考虑用金属还原菌希瓦氏菌(Shewanella oneidensis)。

“从自然形态的角度,火星土壤中可供我们使用的铁资源并不多,”雷纳在一份声明中说,“但是,希瓦氏菌有能力把一部分土壤变成磁铁矿,一种磁性的氧化铁。”

雷纳在论文中建议,在人类探索火星之前,我们可以先发送一个没有宇航员的太空舱,里面装载着火星车、生物反应器和3D打印机。火星车可以在火星表面漫游,铲起土壤或天然富含铁的风化层,然后将这些物质带回生物反应器,那里装满了希瓦氏菌。

这张图描述了如何在火星表面实施雷纳提出的细菌采矿任务。我们可以利用细菌在火星上开采有用的资源,为人类未来的生存做准备

这张图描述了如何在火星表面实施雷纳提出的细菌采矿任务。我们可以利用细菌在火星上开采有用的资源,为人类未来的生存做准备

接着,这些细菌开始工作,土壤中开始产生磁铁矿。然后,磁铁可以将磁铁矿提取出来,分离出土壤的其他部分。最后,3D打印机将把这种原始金属材料转化为大量对人类有价值的零件,比如螺丝、螺帽、螺栓,或其他任何可以在火星上建造人类住房的部件。

但是,这个过程实际能生产多少铁呢?雷纳和他的团队表示,一个1400升的反应器每年可以生产大约350千克的这种磁铁矿。“3.3年后,它将产生比太空舱容积更多的铁,”他在声明中说,“通过向火星发射几个无人驾驶舱,我们可以在几年内生产出大量的铁。”

一项新的研究发现,国际空间站并不像你想象的那么干净。

一项新的研究发现,国际空间站并不像你想象的那么干净。

除了为第一批人类的到来做好准备,这类任务和方法也可能是人类在这颗红色星球上继续生存的关键。如果火星上的设备发生了爆炸,要求从地球上送来零件进行更换就不太现实。因此,像这样的可持续解决方案至关重要。

投送细菌的方法既考虑了火星表面的恶劣条件,也考虑了向火星发射物品的成本和重量限制。细菌可以自我繁殖,几乎没有重量,因此运输成本低廉,而且通常能够承受高辐射。唯一需求只是一点食物。

雷纳建议,可以将微藻和细菌一起送到火星上,以提供一种可持续的食物来源。微藻可以依靠阳光和二氧化碳生存,它们会把二氧化碳转化成细菌所需的营养和氧气。雷纳在声明中指出,这种微藻所留下的残余废物(以及来自生物反应器的有机废物)也可以作为堆肥,供将来前往火星的宇航员所用。

2015年2月,从国际空间站采集的微生物样品返回地球

2015年2月,从国际空间站采集的微生物样品返回地球

雷纳表示,在实施这个建议的过程中,还可能出现另一个问题:火星可能受到地球细菌的污染。他在声明中说:“我们希望防止细菌污染火星,因为这可能会阻碍在火星上寻找生命。”为了防止这种情况的发生,雷纳的团队建议将产生的含铁材料安全地储存在一个密封的充气舱里,连接在太空舱的一侧。

国际空间站上的微生物

一项新的研究表明,生活在国际空间站(ISS)上的微生物可能与地球居民家庭中的细菌十分相似。

MERCCURI项目的专业科学家和公民科学家联合研究小组,以及人类微生物组计划的研究人员对轨道实验室宇航员提供的棉签进行了分析。他们发现,轨道实验室中发现的细菌类型十分类似地球房屋中发现的细菌。

研究报告作者、加州大学戴维斯分校的微生物学家戴维·科伊尔(David Coil)表示,人类“完全被地球上的微生物所包围,它们绝大多数是无害的。我们在国际空间站上也看到了大致相同的微生物群落,因此那里可能和你的客厅差不多脏。”这项研究的结果发表于2017年12月5日的开放获取期刊PeerJ上。

研究中采集的样品来自空间站内的15个地点。研究人员表示,空间站的微生物群落并不是来自太空,而是直接来自宇航员的身体和从地球送到空间站的其他东西,因为轨道实验室是完全封闭的。

该研究还显示,空间站的微生物群落非常多样化,这表明它们的生存状态良好。“国际空间站表面的微生物群落与宇航员的体表非常相似,这并不奇怪,因为他们本身就是微生物的主要来源,”研究报告的第一作者、曾在加州大学戴维斯分校的做博士后的詹娜·朗(Jenna Lang)说,“我们也很高兴地看到……微生物的多样性相当高,表明这不像是一个‘病态’的微生物群落。”

研究作者、加州大学戴维斯分校的医学微生物学和免疫学教授乔纳森•艾森(Jonathan Eisen)说:“研究国际空间站的微生物多样性不仅是与太空探索有关,而且通过与地球上的建筑对比,也能获得重要的启示,因为国际空间站具有许多新的特征,比如微生物的流入十分有限。”

在今年4月,美国国家航空航天局(NASA)的科学家在《微生物组学》杂志发表了一篇论文,描述了对国家空间站发现的大量微生物的分类结果,主要包括葡萄球菌、肠杆菌、芽孢杆菌和红酵母等。科学家表示,这些微生物可能来自更早期的任务,不仅有可能危害宇航员的健康,甚至可能腐蚀航天器设备。(任天)

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