微生物能否在太空中开采稀土？国际空间站做了个实验

微生物采矿在地球上已经成为现实，人类能否派遣这些小东西去条件艰苦的外太空，完成稀土开采等任务呢？

欧洲空间局去年为此在国际空间站上做了个生物岩石实验（BioRock）。根据《自然-通讯》（Nature Communications）11月10日发表的一篇论文，微重力条件下，部分微生物在反应装置中确实能让玄武岩浸出稀土元素，其中，铈和钕的浸出率达到了约70%。

“生物岩石”（BioRock）实验装置示意

稀土是化学周期表中镧系元素和钪、钇共17种金属元素的统称，素有“工业味精”之美誉。它们大多具有独特的磁性或催化性能，广泛应用于电子信息、石油化工、冶金、机械、能源等行业。稀土在导弹、智能武器、导航仪、喷气发动机等军事高新技术上的应用尤为引人关注，中重稀土则被认为是一种战略资源。

除了补充地球资源，外星稀土采矿也具有技术意义。它涉及到对太空中微生物与岩石相互作用的深入理解，在人类“宜居外星”的愿景中大有帮助。

在可能的采矿手段中，“生物淋洗法”（ Bioleaching）是一个有前景的方向。它最早被应用于污染土壤修复，其原理是利用一些微生物的直接作用或其代谢产物的间接作用，例如氧化、还原、络合、吸附或溶解，将土壤中重金属分离浸提出来。

生物淋洗法近年来也发展出了微生物采矿，即将矿石用菌落混合液冲刷。在微生物释放的无机或有机酸下，矿物发生溶解，并且与微生物产生相互作用。人们从而能从浸出液中萃取铜、金、稀土等有价值的元素。目前，美国约15%的铜和5%的金是利用微生物开采的。

相比起使用化学试剂，微生物采矿具有成本低、毒害物质少的优点。但如果搬到太空环境里，重力可能是个变量。我们不知道细菌等原核生物能否直接感知重力，但微重力环境下热对流和沉降条件的改变，确实关系到养分和废物的混合情况，从而影响微生物的生长和代谢。

生长在玄武岩上的鞘氨醇单胞菌

欧洲空间局为此检验了生物淋洗法在微重力、模拟火星重力和地球重力三种重力条件下的潜力。

实验考察了三种细菌，分别是鞘氨醇单胞菌、枯草芽孢杆菌和贪铜杆菌。采集对象则是玄武岩，这是因为，月球和火星表面的大部分物质与之类似。

研究团队测量了这些细菌从玄武岩中浸出的14种不同稀土元素的含量。他们发现，鞘氨醇单胞菌在三种重力条件下都能让玄武岩浸出稀土元素，浸出率相差不大。玄武岩中含量最丰富的稀土元素的浸出率最高，例如铈和钕的浸出率约为70%。

另两种细菌的浸出率或是在低重力条件下减少，或是在任何实验条件下都无法浸出稀土元素。

以上结果表明，虽然微生物的生物采矿能力具有生物体特异性，但在太空和类似火星的重力条件下是可以存在的。

论文表示，这项研究也增进了我们对太空中微生物与矿物相互作用的理解，涉及到许多移居外星所需的技术。例如，如何用贫瘠岩石制造土壤？如何在外星表土中维持微生物生存？如何利用微生物来生产燃料电池和建筑材料？

金属小行星16Psyche

关于太空采矿，美国国家航空航天局（NASA）正在规划于2022年奔赴位于火星与木星之间的小行星16Psyche。该小行星的特殊之处在于，天文学家们评估它几乎全部由金属组成，包括近272000000亿吨的铁和镍。