太空需要更多空气吗？磁铁可以把它从水中吸出来。

人类往往认为很多事情都是理所当然的，即使是像呼吸新鲜空气这样简单的事情。我们很容易忘记我们的身体对氧气的依赖程度——直到它成为一种无价的资源，比如在国际空间站上。

尽管宇航员通常会携带必需品进入太空，但继续向空间站运送可呼吸空气罐的成本太高。宇航员赖以维持基本生命所需的氧气是通过电解过程产生的，其中用电将水分解成氢气和氧气。在地球上，类似的过程通过光合作用自然发生，植物利用氢气制造糖作为食物，并向大气中释放氧气。

然而，由于国际空间站上的系统需要大量能源和维护，科学家们一直在寻找可持续地在太空中创造空气的替代方法。最近在NPJ Microgravity上发表了一种这样的解决方案，研究人员在其中找到了一种使用磁铁从液体中提取气体的方法。

“很多人没有意识到水和其他液体在某种程度上也具有磁性，”现任佐治亚理工学院古根海姆航空航天工程学院助理教授兼这项研究的主要作者阿尔瓦罗·罗梅罗-卡尔沃 (Álvaro Romero-Calvo) 说。

“物理学界对这一物理原理已经非常了解，但目前对其在太空中的应用还未进行深入探索，”他说，“当航天工程师设计涉及流体的太空系统时，他们甚至不会考虑使用磁铁来诱导相分离的可能性。”

[相关：月球土壤可以帮助我们在太空中制造氧气]

在德国布伦南大学应用空间技术与微重力中心 (ZARM)，罗梅罗-卡尔沃的团队研究了“磁感应浮力”现象。通过想象一罐苏打水，可以更容易地解释这一概念：在地球上，由于液体比二氧化碳分子密度大，苏打水气泡在受到地球引力作用时会分离并浮到饮料顶部。在太空中，微重力会造成连续的自由落体并消除浮力的影响，里面的物质变得更难分离，这些气泡只是悬浮在空气中。

为了测试磁铁是否能产生影响，该团队将他们的研究带到了 ZARM 的落塔，在那里，一个实验一旦被放入一个密封的落舱中，就可以实现几秒钟的失重状态。通过将气泡注入装有不同载体液体的注射器中，该团队能够利用磁力成功地在微重力条件下分离气泡。这证明了钕磁铁既可以吸引气泡，也可以排斥各种物质中的气泡。

此外，研究人员还发现，通过他们测试的各种水溶液（如纯净水和橄榄油）的固有磁性，可以将气泡引导到液体内的不同位置。从本质上讲，通过容器收集或输送空气会变得更容易。除了用于为机组人员创造充​​足的氧气外，罗梅罗-卡尔沃表示，研究结果表明，开发微重力磁相分离器可以带来更可靠、更轻便的太空系统，如更好的推进剂管理装置或废水回收技术。

为了证明磁铁在研究方面的潜在用途，该团队还试验了 Lysogeny Broth，这是一种用于培养国际空间站实验细菌的培养基。事实证明，肉汤和橄榄油都“受到磁力的显著影响”。“我们为解决这个问题付出的每一点努力都是值得的，因为它将影响太空中的许​​多其他产品，”罗梅罗-卡尔沃说。

[相关：国际空间站如何循环利用空气和水]

如果下一代太空工程师决定将磁铁应用于未来的空间站，这种新方法可以产生更高效、更透气的大气，以支持人类前往其他外星环境，包括月球，尤其是火星。如果我们计划载人前往火星，国际空间站目前的供氧系统过于复杂，在长途旅行中无法完全可靠。用磁铁简化系统可以降低总体任务成本并确保氧气充足。

尽管罗梅罗-卡尔沃表示，他们的突破最终可以帮助我们登陆火星，但其他科学家正在研究利用等离子体制造氧气的方法。等离子体是一种包含自由带电粒子（如电子）的物质状态，这些粒子很容易被强电场激发。氧气可用于制造燃料、肥料和其他有助于殖民火星的材料。虽然这两个项目目前都还未达到规模，但这些新兴进展代表了人类在不断前进、努力超越熟悉视野的过程中所能取得的惊人成就。