细菌怎样帮助在月球上建立和维持城市

2025-04-07 08:22阅读：5,385

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细菌怎样帮助在月球上建立和维持城市
By Keith Cooper published 2 hours ago
The moon
一项被设计来测试这项技术的实验可能在印度的首次载人太空使命上发射。
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(Image credit: Amogh Jadhav)
如果一切按计划，科学家们可能有一天开始在月球上建造前哨——一些专家相信这些前哨可以被用月球表土制成的砖块建造。现在，一项基于月球表土仿真剂实验的新研究

提示，如果这些月尘砖裂开细菌可被用来将它们密封回去。
利用尽可能多的当地月球资源在月球上建造一个基地对降低成本是至关重要的；从地球发射大量物质到月球是非常昂贵的。这样，出自月球表土制造砖长期以来一直被认为是一种潜在的解决方案。世界各地的许多团队包括印度科学研究所（IISc）的研究人员已经在试验用月球表土仿真剂制造这种砖。
月球表土上下文指覆盖在月球表面的松散的尘埃和岩石。月球表土的实际样本是罕见和珍贵的，因此，目标是复制不同类型表土的仿真剂反而被用于实验。此前印度科学研究所的研究人员发现了一种用一种叫做巴氏杀菌孢子菌的陆地土壤细菌出自表土仿真剂制作砖的方法。这些细菌能够将细菌产生的废物—尿和钙转化为碳酸钙晶体。当与从瓜尔豆中提取的瓜尔胶混合时这些晶体能够将表土颗粒结合在一起形成砖。
后来，该团队试验了通过烧结来制作月球砖，这涉及在一个炉中用聚乙烯醇加热一种月球表土仿真剂的结实混合物到极高温。通过烧结形成的砖块出现甚至比细菌建造的砖块更坚固——然而月球上的条件是相当恶劣的。
暴露到太空的真空，月球砖必须承受整个月球日的一个从高250华氏度（121摄氏度）到-208华氏度（-133摄氏度）的低温度范围，这将在砖块上放上极端的热应力。它们还会受到微陨石和宇宙射线的轰炸。
印度工业科学院机械工程部的维斯瓦纳坦在一份声明中说，“月球表面的温度变化能是远更剧烈的，在一段时间内这能有一个显著的影响，烧结的砖是易碎的。如果你有一个裂缝它生长，整个结构能迅速的碎开”。
因此，能够在一个月球前哨站倒塌成灰尘之前充分的修复月球上的砖块是至关重要的。因此，维斯瓦纳坦和他的同事们回到了他们更早的使用巴氏孢子菌的想法，但这次不是为他们自己制造砖，而是为创造一种能填补砖上的裂缝和洞的密封胶。
研究团队从表土仿真剂烧结砖块，然后对它们施加了多种类型的破坏——例如孔、v形缺口和半圆形缺口——所有这些会源自结构疲劳。然后，研究人员在砖上倒进一种混合物，他们指这为一种泥浆，从细菌、盖尔糖和表土仿真剂混合成，放置几天，允许泥浆渗入砖块并填补任何洞或裂缝。
细菌做了两件事。一是它制造有效的填充裂缝的碳酸钙，二是它产生生物聚合物，允许混合物与砖粘结，使它再次成为固体。研究小组发现，这恢复了砖之前抗压强度的28-54%，尽管这并没有完全恢复砖原来的强度。
印度科学研究所的库马尔说，'我们最初不确定细菌是否会结合在烧结砖上，但我们发现细菌不仅能固化浆液，还能很好附着在其他块上”。
在实验室里完成这一点是一回事，但在月球上的困难条件下这样做是另一回事。
库马尔说，“其中一个大问题是关于这些细菌在地外条件下的行为，它们的性质会改变吗？它们会停止生产碳酸盐盐吗？这些东西仍然是不知道的”。
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为尝试回答这些问题的一些，该小组提议将巴氏孢子菌样本送入太空作为即将到来的加加尼亚使命的一部分，这将是印度首次载人太空使命，最早于2026年搭载三名宇航员离开地球。
维斯瓦纳坦说，据我们所知如果发生这种情况，“这将是第一次用这类细菌的同类实验”。
这项研究于3月27日发表在Frontiers in Space Technologies杂志上.