微生物可以帮助我们在火星上制造火箭燃料

携带足够的燃料前往火星既困难又昂贵，携带回程燃料更是难上加难，但微生物可以消除这种需要。

单单人类从火星返回地球所需的燃料就需要花费 80 亿美元。因此，佐治亚理工学院的一组科学家提出了一项计划，将微生物带到这颗红色星球，以生物方式生产宇航员返程所需的燃料。研究人员一直在研究在火星上化学制造燃料的方法。根据该团队发表在《自然通讯》杂志上的新研究，虽然微生物可能需要更重的支持设备，但理论上它们消耗的能量比化学方法要少。

“我认为它前景无限。这是同类研究中的首次深入研究，”佛罗里达大学太空合成生物学研究员阿莫尔·梅内泽斯 (Amor Menezes) 表示，他并未参与这项研究。梅内泽斯是美国宇航局太空生物工程应用中心 (CUBES) 的首席科学研究员。他说，这是首次有说服力的证据证明在火星上生产生物燃料是可行的。

该团队的计划包括利用火星的二氧化碳、水和阳光来培养两种微生物，以便它们生产燃料。第一种微生物是一种蓝藻，24 亿年前，正是这种生物创造了如今的富氧大气。这种微生物将捕获的二氧化碳（火星稀薄大气的主要成分）转化为糖和氧气。第二种微生物是经过改造的大肠杆菌，它将这些糖转化为一种名为 2,3-丁二醇的燃料。他们的计划是在 500 个火星日的任务中每天处理 105 公斤（231 磅）的微生物生物质。由于这项研究还处于初步阶段，因此很难说在实践中可行性如何。

这一过程中产生的过量氧气至关重要，因为要燃烧，火焰需要燃料和氧气。在地球上，人们很容易只考虑燃料，因为氧气占大气的五分之一，所以有足够的氧气可供使用。但火箭发动机要在真空中运行，它们需要携带氧气。微生物实际上会产生过量的氧气，也可以用作可呼吸的空气。

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“这是一个非常遥远的概念”并且听起来像“科幻小说”，梅内塞斯说，但在对火星任务是否应该使用生物燃料的问题进行了大约五年的研究之后，考虑到潜在的成本和能源节省，“答案是肯定的。”

该计划面临的挑战之一是火星距离太阳较远，这意味着火星接受的太阳辐射不到地球的一半，这将限制微生物的生长速度。此外，还要建造微生物庇护所——一种薄而封闭的容器，用于喂养和庇护微生物，防止它们受冻。

火星上有水冰，未来的探险者也许能够获取这些水冰，不过这些水冰中可能含有盐，必须除去这些盐才能使水可用。研究称，除了光和水之外，微生物还需要氮、磷和各种微量元素，这些元素将从地球运输而来。

此外，火星表面还有强烈的紫外线辐射。蓝藻和大肠杆菌是顽强的微生物，但由于没有地球厚厚的大气层，它们需要保护自己免受太阳强烈射线的伤害。

除了技术障碍之外，还有 NASA 行星保护协议的问题。目前，NASA 禁止将微生物带到火星。但“考虑到其在成本和能源方面的所有优势”，Menezes 表示他可以预见它将来会获得批准。他说，在某个时候，NASA 行星保护办公室将“不得不权衡合成生物学是否可以在火星上进行”。

尽管这项技术前景光明，但它仍然很新，所以梅内塞斯说，它很可能注定会为第二次或第三次火星任务提供帮助。“说实话……在任何真正的火星任务中，如果你想绝对有信心宇航员能够幸存，你可能还是会打包第一次任务中可能需要的几乎所有东西，以防万一……”

更正：2021 年 11 月 9 日：本文先前版本称，佐治亚理工学院研究人员的论文发表在《自然》杂志上，但实际上发表在《自然通讯》上。我们对此错误深表遗憾。