火星土也能“网购”了,二十美元一公斤。卖家目前已经接到了三十个订单,其中肯尼迪航天中心(Kennedy Space Center)就订购了半吨。这些火星土由中福罗里达大学(University of Central Florida,简称UCF)的研究人员手工制作。这个团队合成了非常接近实物的火星土壤,可以用来种土豆进行各种模拟实验。相关论文发表在今年九月的《伊卡洛斯》(Icarus)期刊上。
研究团队目前已经接到了三十个订单,其中肯尼迪航天中心(Kennedy Space Center)就订购了半吨,新增订单的发货时间也已经排到了两个月之后。制作火星土的过程有点像用石头做饭。首先是准备材料,主要是斜长石(27.1%)、玄武岩玻璃(22.9%)、辉石(20.3%)和橄榄石(13.7%),以及少量的硫酸镁、水合氧化铁(ferrihydrite)等等。
接下来,将原料矿石磨成粉,混合、压实,做成饼状,放进烘箱进行烘烤。烘烤完成后,将这块“石头饼”再次粉碎,新鲜的火星土壤就制作完成了。这些模拟火星土主要参考了好奇号在盖尔陨石坑(Gale crater)采集的数据,在矿物成分、基本化学性质和颗粒大小的分布上与实物非常相似。只是由于地球矿物的性质限制,合成土中镁、钠和钾元素偏高,铁和钙略有不足。
论文第一作者、UCF博士后凯文·坎农(Kevin Cannon)介绍:“借助这样的技术,我们可以开发许多不同的模拟土壤。我们需要的大多数矿物都能在地球上找到,只是其中一些很难获得。”这些火星土中就使用了部分合成材料。不过,由于实际因素的限制,模拟土与实物仍然存在一些差异。比如颗粒的形状,人造土的制作主要依靠机械粉碎,这一过程显然与长久、缓慢的风化过程非常不同。
另外,出于实验安全的考虑,合成土中没有添加真实存在于其他星球上的有毒物质,人造火星土中就不含高氯酸盐。模拟行星、小行星土壤其实有着相当旺盛的需求市场。2017年7月,《自然》(Nature)期刊上的一篇文章指出,许多团队在进行这方面的研究,光是模拟月球土就已经有三十多种,但是没有人能完美模拟所有的物理化学性质;在一些方面能够完美模拟的土壤,在另一些方面就可能表现得很糟。
研究的第二作者、UCF物理学教授和地质学家丹·布里特(Dan Britt)也表示,目前研究使用的的模拟土壤没有统一的标准,所以用不同样品做的实验之间没有可比性。研究团队开发的模拟火星土1号(MGS-1 Mars Global Simulant)。为了测试各种轮子和钻头能否在另一个星球正常运行,航天工程师需要在相似的场地上进行测试;为了研究行星环境、行星起源等问题,科学家也需要相应的样品进行分析。
如果能够生产出接近实物、统一标准的模拟土壤,让它得到广泛使用,这无疑会大大促进航天科学的发展。为了满足不同的研究需求,研究团队还开发了另外两款富含硫或黏土的火星土、来自月海或月球高原的土壤和多种小行星土壤。模拟月海土壤1号(LMS-1 Lunar Mare Simulant),产量有限,发货时间2个月后。
尽管这类产品看起来前景不错,研究团队并不打算用它赚钱。他们成立了一个非营利项目组负责销售工作,所有产品按成本价出售,并且通过论文(可查看全文)和实验室网站公开了详细的配方和制作方法。布里特说:“我希望,通过使用这样的材料,我们能见证重大研究进展的发生。”