新的研究表明,火星殖民者可以用自己的血液来生产混凝土

一项令人振奋的新研究表明,宇航员的血液与火星土壤混合后,可以产生一种耐久的类似混凝土的物质。令人难以置信的是,其他人体体液被证明能使这种生物复合材料更加坚固。

第一批抵达火星的殖民者将需要建造庇护所和工作空间,但这颗红色星球上并没有繁忙的五金商店和材料供应商。

理想情况下,殖民者可以利用火星上的一些物质,如风化层(土壤)、岩石和水,而后者稀少且难以到达。问题是,这些现场资源并不能神奇地结合起来生产出可行的建筑材料。

当然,我们总是可以把一堆砖头运到火星,但这是一个荒谬的昂贵的提议。据估计,将一块砖运到火星将花费200万美元以上,但这是不可能的。

发表在《今日生物材料》(Materials Today Bio)杂志上的一项新研究可能会起到拯救作用。根据曼彻斯特大学化学家Nigel Scrutton合著的研究,生产一种类似混凝土的物质所需的资源可以直接来自殖民者自己,以血液、汗水、眼泪和尿液的形式。

同样来自曼彻斯特大学的阿勒德·罗伯茨(Aled Roberts)在一份声明中说:“科学家们一直在努力开发可行的技术,在火星表面制造出类似混凝土的材料,但我们从未想过答案可能就在我们体内。”

在测试中,研究人员证明了人类血清白蛋白(HSA)——血浆中常见的蛋白质——在与模拟火星和月球的风化层结合时可以起到粘结剂的作用。他们称之为AstroCrete,事实证明它像混凝土一样坚硬,在某些情况下甚至更坚硬。

这个想法不是凭空产生的,因为动物的血液和其他动物的器官在历史上一直被用来制造建筑材料,比如粘合剂和胶水。例如,古罗马人在制作混凝土时使用动物的血液。研究人员怀疑血液的变性或凝固过程是AstroCrete的粘结力的原因。

在测试中,血液粘合剂产生了一种类似混凝土的物质,抗压强度达到25兆帕(MPa),与普通混凝土相当。在随后的测试中加入尿素(一种在尿液、汗液和眼泪中发现的生物废料),进一步将抗压强度提高了300%。在HSA和尿素的最佳组合下,其抗压强度为40 MPa,明显高于普通混凝土。重要的是,该团队在模拟火星风化层上进行了这些测试;真正的东西可能不会以这种方式回应。

科学家们提出AstroCrete可以作为一种聚合材料来填充沙袋或制作热熔砖。为了获得所需的HSA,这些工作人员必须每周献血两次。根据这篇论文,一项为期两年的任务,包括6名殖民者,将允许生产1100磅(500公斤)的高强度版本的AstroCrete。如果每个船员都捐出他们的血和尿,殖民地就有足够的材料在两年的时间里把可用的住房翻倍,为未来的新来者做好准备。

AstroCrete的一个优势是,不像“其他提议粘合剂材料,国内生产不需要任何额外的合成技术如生物反应器或合成聚合物/树脂生产设备将添加额外的质量(因此费用)的火星任务,以及提高能源、水和负载需求,而且还容易受到部件故障的影响。”更重要的是,该团队展示了这种生物复合材料可以3D打印。

另外,研究小组还考虑了其他现场人力资源,如指甲、头发、死皮细胞、黏液和粪便。在粪便的问题上,研究小组引用了之前的研究,该研究表明,不可能用冷冻的粪便制作刀子——这项研究为这些科学家赢得了搞笑诺贝尔奖。考虑到火星上的温度可以低至零下81华氏度(零下63摄氏度),Scrutton和他的同事们考虑过“以粪便为基础的冷冻或干燥工具”。但正如研究人员在他们的研究中所写的,“出于健康和安全考虑,我们无法在这项研究中探索基于人类粪便的[地外风化层生物复合材料]。”但这听起来是个未来实验的好主意。

这篇新论文确实很简洁,但科学家们仍然需要用真正的火星风化层来证明他们的过程,以及证明他们的过程和生物复合材料在火星条件下可以工作。更重要的是,他们必须证明定期从船员身上抽取血液是安全的。在未来几年内,在火星上生产建筑材料的新技术可能会出现,这一令人毛骨悚然的想法可能会被淘汰。

作者:是柚子呀,如若转载,请注明出处:https://eozlab.com/zirankexue/tianwen/1431.html