據(jù)外媒報(bào)道，如果人類(lèi)有一天能抵達(dá)火星，那么就需要提前解決的問(wèn)題之一就是如何生產(chǎn)燃料和藥物等必需品，而不是自己把它們帶到那里。其中一種方法就是收集火星大氣中的二氧化碳并將其轉(zhuǎn)化為有機(jī)化合物的通用材料。

對(duì)此，來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)伯克利分?？茖W(xué)家們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種可以做到這一點(diǎn)的反應(yīng)堆，他們通過(guò)利用細(xì)菌和大量納米線的混合物進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且按照他們的說(shuō)法，這種轉(zhuǎn)換的效率達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄水平。

據(jù)了解，該團(tuán)隊(duì)打造的反應(yīng)堆跟光合作用的自然過(guò)程有著相似的前提，即植物利用陽(yáng)光將二氧化碳轉(zhuǎn)化為可用于能源的糖類(lèi)。這個(gè)系統(tǒng)實(shí)際上也是從大自然中借鑒過(guò)來(lái)，即依靠水和擠在納米線森林中的Sporomusa ovata菌來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)化。

這些硅納米線的厚度只有人類(lèi)頭發(fā)的百分之一，是該系統(tǒng)的太陽(yáng)能收集器。通過(guò)吸收光、產(chǎn)生電子并將其傳遞給生活在其中的細(xì)菌，納米線提供了一個(gè)化學(xué)過(guò)程--細(xì)菌將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為醋酸鹽和氧氣。

“這些硅納米線本質(zhì)上就像一個(gè)天線，”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Peidong Yang說(shuō)道，“它們就像太陽(yáng)能電池板一樣捕獲太陽(yáng)能光子。在這些硅納米線中，它們會(huì)產(chǎn)生電子并將其提供給這些細(xì)菌。然后細(xì)菌吸收二氧化碳、進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)進(jìn)而吐出醋酸鹽?！?/p>

在火星上，醋酸鹽分子可以作為制造燃料、塑料或藥物的有機(jī)分子的基礎(chǔ)材料。與此同時(shí)，釋放出來(lái)的氧氣可以用來(lái)幫助宇航員將他們的人造大氣保持在類(lèi)似地球的21%氧氣含量環(huán)境。

實(shí)際上，這個(gè)團(tuán)隊(duì)早在五年前就已經(jīng)展示了他們的第一個(gè)生物混合反應(yīng)堆，但當(dāng)時(shí)這個(gè)反應(yīng)堆的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率大概只有0.4%。雖然這跟許多植物的水平相當(dāng)，但該團(tuán)隊(duì)希望將這一效率提高，使其能跟大自然所能提供的最好效率相媲美，即達(dá)到4%至5%。

雖然該系統(tǒng)目前的原型需要一個(gè)外部太陽(yáng)能板來(lái)提供能量，但其能夠創(chuàng)紀(jì)錄的3.6%的轉(zhuǎn)換效率。

科學(xué)家指出，在現(xiàn)實(shí)世界中，硅納米線可以作為太陽(yáng)能電池板?，F(xiàn)在他們正致力于進(jìn)一步提高該系統(tǒng)效率并正在研究如何利用基因工程細(xì)菌來(lái)生產(chǎn)更廣泛的有機(jī)化合物。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Yang指出，火星大氣中有96%的大氣都是二氧化碳，硅半導(dǎo)體納米線可以通過(guò)吸收太陽(yáng)能然后將其傳遞給細(xì)菌來(lái)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)?！皩?duì)于深空任務(wù)，你關(guān)心的是有效載荷的重量，而生物系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于它們可以自我復(fù)制：你不需要（向太空）發(fā)送很多東西。這就是為什么我們的生物混合版本非常有吸引力。”

除了在火星殖民中的使用潛力，這種生物混合反應(yīng)堆技術(shù)也可以用在地球，通過(guò)制造有機(jī)化合物同時(shí)從大氣中吸收二氧化碳來(lái)幫助人類(lèi)對(duì)抗氣候變化問(wèn)題。