国际空间站上的小行星材料微生物生物采矿

将太空岩石变为有用资源

随着人类梦想在月球、火星及更远处建立基地，一个重大问题浮现：在远离地球的地方，我们将从何处获取支持生命与技术所需的原材料？从地球运输一切不仅代价高昂，而且风险很大。这项研究探讨了未来太空定居者的一个意想不到的盟友——能够缓慢“吞食”小行星岩石并释放有价值金属的微生物，即使在环绕地球的国际空间站（ISS）上也能发挥作用。研究表明，生物技术可能帮助将荒凉的太空岩石转变为矿床、土壤和为外太空社区服务的化学工厂。

有生命的帮手参与太空采矿

在地球上，某些细菌和真菌已经被用于“生物采矿”，即微生物分解岩石并释放工业所需金属的过程。该研究团队想知道，类似的生物过程能否在太空这种重力近乎消失、流体行为不同的特殊环境中运行。他们关注一种常见的陨石类型——L-球状陨石，认为其与许多小行星中的物质相似。这些岩石含有硅酸盐矿物与金属混合物，其中包括铂族元素，这些元素对电子产品、催化剂和其他高科技用途至关重要。

设计一个微型太空矿场

为了在轨道上测试生物采矿，团队设计了名为BioAsteroid的实验并将其送往国际空间站。将真实陨石的小碎片装入封闭反应器，内置培养基，并分别加入一种细菌（Sphingomonas desiccabilis）、一种真菌（Penicillium simplicissimum）、两者组成的小型群落，或不加微生物作为对照。抵达空间站后，宇航员激活装置，使液体培养基在微重力条件下浸润干燥岩石和微生物，持续19天。地面上使用了相同的硬件和操作流程，以便任何金属提取上的差异都可归因于重力差异，而非装置设计。

微生物对陨石的影响

培养结束后，研究者小心收集围绕岩石的液体并测量了44种浸出的元素，重点关注三种铂族金属：钌、钯和铂。他们发现，真菌在太空中表现最为突出。在微重力下，Penicillium simplicissimum显著提高了钯的释放——比无微生物的反应器多出五倍以上——并且也改善了钌和铂的浸出。混合群落的行为大体类似于单独真菌，表明该细菌贡献不大，甚至在某些元素上可能有干扰作用。有趣的是，对于许多金属而言，无生物浸出（不加微生物）在微重力下发生了变化——有时更有效，有时更差——而真菌的表现则相对稳定，或在特定有价值元素上有所提高。

太空如何改变微生物化学

这项研究并不限于统计金属含量：还探究了微生物内部化学在太空中的变化。通过分析环绕液体中的小分子，团队发现微重力环境下真菌产生了一组与地球不同的化合物。某些羧酸和与金属结合的分子在太空中更为丰富，这些分子可能有助于溶解岩石或在金属释放后捕获它们。细菌的化学也发生了变化，但其对金属提取的影响较为有限。显微镜观察显示，两种微生物均在轨道上形成生物膜或真菌丝，物理性地附着在陨石颗粒上，直接搭桥连接活体细胞与外星岩石。

这对未来太空定居意味着什么

对普通读者而言，结论很直接：一种常见真菌可以在太空中帮助从类小行星岩石中释放有用金属。该小规模试验中的实际金属产量并不足以致富——在研究条件下，从一个大容器回收的钯价值只有几美元。但对于远离地球、需要构建和修理设备的未来宇航员而言，价值在于能够利用现有资源，即便速度缓慢且不完美。这项工作表明，精心挑选的微生物，配合合适的岩石和条件，能够在微重力中持续工作，甚至调整其化学以适应这一环境。从长远看，这类生物采矿者可以成为封闭、可持续系统的一部分，将死石转化为金属、养分及其他对外星生活必需的物质。

引用: Santomartino, R., Rodriguez Blanco, G., Gudgeon, A. et al. Microbial biomining from asteroidal material onboard the international space station. npj Microgravity 12, 23 (2026). https://doi.org/10.1038/s41526-026-00567-3

关键词: 太空生物采矿, 小行星资源, 微重力实验, 微生物浸出, 铂族金属