科学家利用细菌修复月球砖块裂缝，助力月球基地建设

IT之家 4 月 7 日消息，建设月球基地一直是人类太空探索的重要目标之一，而如何利用月球本地资源降低成本是关键问题。近期，印度科学研究所（IISc）的一项新研究为月球基地建设带来了新的希望，该研究基于月壤模拟物实验，提出了利用细菌修复月球砖块裂缝的方法。

据IT之家了解，月球表面覆盖着一层松散的尘土和岩石，被称为月壤。由于真正的月壤样本极为稀少且珍贵，因此科学家们通常使用月壤模拟物来进行实验。此前，IISc 的研究人员已经发现了一种方法，利用一种名为芽孢杆菌（Sporosarcina pasteurii）的地球土壤细菌，将月壤模拟物制成砖块。这种细菌能够将自身产生的代谢废物尿素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后，这些晶体可以将月壤颗粒粘合在一起形成砖块。

随后，该团队又尝试通过烧结的方法制造月球砖块，即将月壤模拟物与聚乙烯醇（一种可溶性聚合物）混合后，在高温炉中加热至极高温度。通过烧结形成的砖块看起来比细菌制成的砖块更坚固。

不过在月球上，环境条件极为恶劣。月球砖块暴露在太空真空中，需要承受极端的温度变化，月球日间最高温度可达 121 摄氏度，夜间最低温度可达零下 133 摄氏度，这种巨大的温差会对砖块产生极大的热应力。此外，砖块还会受到微流星体和宇宙射线的轰击。

IISc 机械工程系的 Koushik Viswanathan 表示：“月球表面的温度变化更为剧烈，这会在一段时间内产生显著影响。烧结砖块是脆性的，一旦出现裂缝并扩展，整个结构可能会迅速崩塌。”因此，在月球基地建成之前，能够有效修复砖块裂缝至关重要。

于是，Viswanathan 及其同事重新回到利用芽孢杆菌的想法，但这次不是用它来制造砖块，而是制造一种密封剂，用于填补砖块上的裂缝和孔洞。研究人员将烧结后的月壤模拟物砖块进行多种损坏处理，如打孔、制造 V 形缺口和半圆形缺口等，这些损坏都可能由结构疲劳导致。然后，他们将一种由芽孢杆菌、瓜尔胶和月壤模拟物混合而成的浆料倒在砖块上，经过几天时间，让浆料渗入砖块并填补裂缝和孔洞。

细菌发挥了两个作用：一是生成碳酸钙，有效填充裂缝；二是产生生物聚合物，使混合物与砖块紧密结合，从而使砖块重新变得坚固。研究团队发现，这种方法可以恢复砖块 28% 至 54% 的原始抗压强度，尽管尚未完全恢复到原始强度。

IISc 的 Aloke Kumar 表示：“我们最初不确定细菌是否会与烧结砖块结合，但发现细菌不仅能够固化浆料，还能很好地附着在其他材料上。”然而，在实验室中实现这一点是一回事，在月球上恶劣的条件下实现则是另一回事。

Kumar 指出：“一个关键问题是这些细菌在地外环境中的行为。它们的特性是否会改变？它们是否会停止产生碳酸钙？这些问题目前仍然未知。”为了回答这些问题，该团队提议在即将于 2026 年实施的印度首次载人航天任务 ——“加加尼亚安”任务中，将芽孢杆菌样本送入太空。Viswanathan 表示：“据我们所知，这将是首次进行此类细菌实验。”

这项研究已于 3 月 27 日发表在《空间技术前沿》杂志上。