微生物采礦在地球上已經(jīng)成為現(xiàn)實，人類能否派遣這些小東西去條件艱苦的外太空，完成稀土開采等任務呢？

歐洲空間局去年為此在國際空間站上做了個生物巖石實驗（BioRock）。根據(jù)《自然-通訊》（Nature Communications）11月10日發(fā)表的一篇論文，微重力條件下，部分微生物在反應裝置中確實能讓玄武巖浸出稀土元素，其中，鈰和釹的浸出率達到了約70%。

“生物巖石”（BioRock）實驗裝置示意

稀土是化學周期表中鑭系元素和鈧、釔共17種金屬元素的統(tǒng)稱，素有“工業(yè)味精”之美譽。它們大多具有獨特的磁性或催化性能，廣泛應用于電子信息、石油化工、冶金、機械、能源等行業(yè)。稀土在導彈、智能武器、導航儀、噴氣發(fā)動機等軍事高新技術上的應用尤為引人關注，中重稀土則被認為是一種戰(zhàn)略資源。

除了補充地球資源，外星稀土采礦也具有技術意義。它涉及到對太空中微生物與巖石相互作用的深入理解，在人類“宜居外星”的愿景中大有幫助。

在可能的采礦手段中，“生物淋洗法”（ Bioleaching）是一個有前景的方向。它最早被應用于污染土壤修復，其原理是利用一些微生物的直接作用或其代謝產(chǎn)物的間接作用，例如氧化、還原、絡合、吸附或溶解，將土壤中重金屬分離浸提出來。

生物淋洗法近年來也發(fā)展出了微生物采礦，即將礦石用菌落混合液沖刷。在微生物釋放的無機或有機酸下，礦物發(fā)生溶解，并且與微生物產(chǎn)生相互作用。人們從而能從浸出液中萃取銅、金、稀土等有價值的元素。目前，美國約15%的銅和5%的金是利用微生物開采的。

相比起使用化學試劑，微生物采礦具有成本低、毒害物質(zhì)少的優(yōu)點。但如果搬到太空環(huán)境里，重力可能是個變量。我們不知道細菌等原核生物能否直接感知重力，但微重力環(huán)境下熱對流和沉降條件的改變，確實關系到養(yǎng)分和廢物的混合情況，從而影響微生物的生長和代謝。

生長在玄武巖上的鞘氨醇單胞菌

歐洲空間局為此檢驗了生物淋洗法在微重力、模擬火星重力和地球重力三種重力條件下的潛力。

實驗考察了三種細菌，分別是鞘氨醇單胞菌、枯草芽孢桿菌和貪銅桿菌。采集對象則是玄武巖，這是因為，月球和火星表面的大部分物質(zhì)與之類似。

研究團隊測量了這些細菌從玄武巖中浸出的14種不同稀土元素的含量。他們發(fā)現(xiàn)，鞘氨醇單胞菌在三種重力條件下都能讓玄武巖浸出稀土元素，浸出率相差不大。玄武巖中含量最豐富的稀土元素的浸出率最高，例如鈰和釹的浸出率約為70%。

另兩種細菌的浸出率或是在低重力條件下減少，或是在任何實驗條件下都無法浸出稀土元素。

以上結果表明，雖然微生物的生物采礦能力具有生物體特異性，但在太空和類似火星的重力條件下是可以存在的。

論文表示，這項研究也增進了我們對太空中微生物與礦物相互作用的理解，涉及到許多移居外星所需的技術。例如，如何用貧瘠巖石制造土壤？如何在外星表土中維持微生物生存？如何利用微生物來生產(chǎn)燃料電池和建筑材料？

金屬小行星16Psyche

關于太空采礦，美國國家航空航天局（NASA）正在規(guī)劃于2022年奔赴位于火星與木星之間的小行星16Psyche。該小行星的特殊之處在于，天文學家們評估它幾乎全部由金屬組成，包括近272000000億噸的鐵和鎳。