小細(xì)菌，大作用，藍(lán)藻細(xì)菌改性巖石為3D打印火星建筑帶來無限可能

導(dǎo)讀：正如美國國家航空航天局所講的那樣，火星是一個(gè)能讓我們產(chǎn)生無限暢想的地方。近年來，人類太空探索的重點(diǎn)已經(jīng)從月球旅行轉(zhuǎn)向火星。太空競(jìng)賽的最終目標(biāo)之一就是移民到這顆紅色星球，而為了做到這一點(diǎn)，可居住的建筑物是必不可少的。

2022年12月22日，南極熊獲悉，為了能夠成功在火星上建設(shè)棲息地，來自加利福尼亞大學(xué)歐文分校的研究人員研究了藍(lán)藻細(xì)菌從智利阿塔卡馬沙漠的巖石中吸收營(yíng)養(yǎng)的生化過程。他們發(fā)現(xiàn)這些細(xì)菌可以改變巖石的特性，并認(rèn)為這個(gè)發(fā)現(xiàn)可以應(yīng)用于類似惡劣環(huán)境中的3D打印建筑中，例如火星。

要了解有關(guān)這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的更多信息，你可以點(diǎn)擊這里查看科學(xué)論文。論文相關(guān)鏈接：https://doi.org/10.1016/j.mtbio.2022.100493

研究人員使用高分辨率電子顯微鏡和先進(jìn)的光譜成像技術(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，以了解微生物如何改變天然礦物和合成納米陶瓷。他們發(fā)現(xiàn)，藍(lán)細(xì)菌產(chǎn)生的生物膜可以改變天然材料的特性：它們可以溶解石膏巖內(nèi)的磁性氧化鐵顆粒，隨后將磁鐵礦轉(zhuǎn)化為氧化赤鐵礦。它們這樣做是為了生產(chǎn)它們進(jìn)行光合作用所需的礦物質(zhì)，以便生存。當(dāng)研究人員發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)時(shí)，他們想知道是否可以操縱這些自然過程來幫助人類在荒涼環(huán)境中生存。

△UCI 材料科學(xué)與工程教授David Kisailus。(圖片來源:Steve Zylius / UCI)

這可能意味著什么？

由于實(shí)驗(yàn)表明，藍(lán)細(xì)菌可以用來改變天然材料和人工材料的特性，研究人員希望可以利用微生物改性巖石的天然過程。進(jìn)而利用這些材料在惡劣的環(huán)境中，如在火星上，進(jìn)行大規(guī)模的增材建造。UCI的材料科學(xué)和工程教授David Kisailus這樣解釋其重要性：“我稱它為'月球成型'，而不是地球成型。如果你想在月球上建造一些東西，與其花費(fèi)高成本從地球運(yùn)輸，倒不如讓機(jī)器人系統(tǒng)3D打印介質(zhì)，然后讓微生物把它重新配置成有價(jià)值的東西�！�

此外，他還表示："這是我們的生物仿生學(xué)和納米結(jié)構(gòu)材料實(shí)驗(yàn)室的主要主題。大自然經(jīng)過數(shù)億年的完善，為什么我們不能從中獲取智慧呢？我們只需搞清楚自然界中的秘密和運(yùn)行機(jī)理，并應(yīng)用或調(diào)整它們以滿足我們的需要。"

這并不是3D打印被考慮用于地球以外的建筑的第一個(gè)案例。就在今年，ICON公司獲得了美國宇航局5720萬美元的資金，用于研究具有足夠熱能、輻射和微隕石保護(hù)的宜居建筑的可能性。隨著研究轉(zhuǎn)向人類在月球上的長(zhǎng)期存在和火星上的長(zhǎng)途旅行，3D打印很可能將繼續(xù)在這些項(xiàng)目中發(fā)揮作用。

△在另一個(gè)地外棲息地的例子中，ICON公司得到了NASA的資助，以生產(chǎn)3D打印的月球建筑（圖片來源：ICON公司）