上天采礦 下海淘金

登陸小行星

當(dāng)?shù)厍蛸Y源即將被耗盡的時(shí)候，人類(lèi)是否可以去小行星上采礦？這聽(tīng)起來(lái)像是好萊塢科幻大片《阿凡達(dá)》中的情節(jié)，也是科學(xué)界討論已久的話(huà)題。隨著人類(lèi)終于擁有了能從外太空獲取資源的技術(shù)，這種一直被認(rèn)為是空想的場(chǎng)景，或許在不久的將來(lái)就可以變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

事實(shí)上，還真有一批歐美宇航員正在接受訓(xùn)練，為的是登陸小行星，并在其表面勘探礦產(chǎn)資源。他們甚至還在學(xué)習(xí)一旦小行星對(duì)地球構(gòu)成威脅時(shí)，如何將其摧毀的技巧。美國(guó)航天局計(jì)劃在本世紀(jì)20年代后期，將人類(lèi)送到480萬(wàn)千米以外的小行星上，這是此前人類(lèi)從未到達(dá)過(guò)的比月球更遠(yuǎn)得多的地方。宇航員往返一次需要一年左右的時(shí)間，并可能在小行星上停留多達(dá)30天。由于小行星的體積小，表面幾乎無(wú)重力，而且以每小時(shí)8萬(wàn)千米的速度繞太陽(yáng)飛行，因此，如何實(shí)現(xiàn)這一計(jì)劃，將是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

超市里的面包屑

小行星是太陽(yáng)系早期形成時(shí)的原始?xì)埩艋蛘咝行菤绾蟮臍埡?。環(huán)繞在太陽(yáng)周?chē)男⌒行谴蠖辔挥诨鹦呛湍拘擒壍乐g的小行星帶內(nèi)。美國(guó)航天局估計(jì)，如果將小行星帶蘊(yùn)藏的礦產(chǎn)財(cái)富平均分配給地球上70億人口，每人可得1000億美元以上。據(jù)科學(xué)家估算，一顆直徑1000米的小行星重約20億噸，而太陽(yáng)系內(nèi)大約有100萬(wàn)顆這樣大小的小行星。其中任意一顆小行星都會(huì)含約有3000萬(wàn)噸鎳、150萬(wàn)噸鈷和7500噸鉑等礦藏，其中，僅鉑就價(jià)值1500億美元以上。這意味著，在太陽(yáng)系的自然資源超市里，地球所擁有的只是一塊面包屑。

“太空淘金”在行動(dòng)

2003年11月，日本發(fā)射的一個(gè)探測(cè)器，曾到達(dá)一顆小行星附近，并進(jìn)行了兩次著陸嘗試。2016年，美國(guó)將發(fā)射一艘太空飛船，登陸一顆名為“1999RQ36”的小行星，并借助機(jī)械臂采集至少60克的小行星表面物質(zhì)樣本，再帶回地球，估計(jì)將耗資10億美元。

最近，一家名為“行星資源集團(tuán)”的美國(guó)公司，宣布了它要在近地小行星上采礦的大膽計(jì)劃。在未來(lái)1.5~2年的時(shí)間里，啟用2~5個(gè)太空望遠(yuǎn)鏡，以確定具有潛在開(kāi)采價(jià)值的小行星。在未來(lái)5~7年內(nèi)，派出一組太空飛船進(jìn)入近地軌道，對(duì)小行星帶進(jìn)行更加詳盡的勘測(cè)，繪制出一個(gè)有開(kāi)采價(jià)值的小行星地圖，確認(rèn)其資源所在的位置。他們認(rèn)為，在人類(lèi)已知的約9000顆小行星中，有1500多顆可以像人類(lèi)登陸月球那樣容易上去。

小行星礦井啥模樣

盡管“太空淘金”吸引了許多名人和投資者，但迄今為止，沒(méi)有人能確切地描繪第一座小行星礦井的樣子，如何開(kāi)采，怎樣提煉，并將來(lái)之不易的收獲送回地球等問(wèn)題尚待研究。科學(xué)家知道的只是，采礦機(jī)械的動(dòng)力應(yīng)該是太陽(yáng)能，采礦工作的主要?jiǎng)趧?dòng)力應(yīng)該是智能機(jī)器人。

根據(jù)他們的設(shè)想，由于小行星上重力小，浮層松垮，易于鏟除，所以，可發(fā)明一種類(lèi)似吹雪機(jī)那樣的機(jī)器，先去除小行星表面的浮層，然后再挖掘金、鉑及火箭燃料等資源。所謂火箭燃料，其實(shí)就是水。去星星上采礦，不比卡車(chē)?yán)?，后者可以隨時(shí)隨地加油，而太空飛行器在地球表面每加注一定量的燃料，飛行成本就會(huì)成倍增加。所以，尋找有水的小行星作為飛行器的“歇腳點(diǎn)”，是星際采礦的第一步。水經(jīng)過(guò)分解可形成氫和氧，注入飛行器后就成了動(dòng)力燃料，整個(gè)過(guò)程可以由飛行器內(nèi)部的裝置自行完成。

科學(xué)家設(shè)想的另一個(gè)可能的辦法，是利用低功率的太陽(yáng)能電離子發(fā)動(dòng)機(jī)，將一個(gè)具有最佳開(kāi)采價(jià)值的小行星推到地球附近，以便于對(duì)它的探測(cè)、開(kāi)采和運(yùn)輸。這種操縱小行星的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)存在，但至少需要260億美元的資金投入。

“燒錢(qián)”的買(mǎi)賣(mài)

也有人認(rèn)為，“太空淘金”聽(tīng)起來(lái)很美，但遇到的每一個(gè)困難都可能超出人們的想象，而且，巨額投資能否帶來(lái)相應(yīng)的回報(bào)，也是一個(gè)明擺著的大問(wèn)題。以美國(guó)航天局計(jì)劃于2016年實(shí)施的、耗資10億美元的小行星探測(cè)計(jì)劃為例，即使捎回的60克小行星物質(zhì)是最高純度的黃金或鉑金，市場(chǎng)價(jià)值也不過(guò)1600美元而已。如果作為一種產(chǎn)業(yè)，這無(wú)疑是在“燒錢(qián)”。

于是，面臨陸地礦產(chǎn)資源日益枯竭的人類(lèi)，不得不把目光投向了深深的海洋。早在1873年，英國(guó)科考船“挑戰(zhàn)號(hào)”，就在非洲西北加那利群島外的海底，采集到一些土豆大小的巖塊。化驗(yàn)結(jié)果顯示，這些巖塊中含有多種金屬化合物，其中以氧化錳最多，所以，就稱(chēng)它們?yōu)椤板i結(jié)核”。根據(jù)目前的勘測(cè)結(jié)果，全球海底共蘊(yùn)藏著3萬(wàn)億噸“錳結(jié)核”。其中太平洋最多，約1.7萬(wàn)億噸，集中分布在北緯6°～22°、西經(jīng)110°～180°之間?？茖W(xué)家一度認(rèn)為，深海的主要財(cái)富就蘊(yùn)藏在那些土豆大小的“錳結(jié)核”里，并可以利用常規(guī)的開(kāi)采鐵礦和鎳礦的方法獲得。上世紀(jì)60年代到70年代，世界各國(guó)曾嘗試挖掘這些巖塊，但由于它們大多位于水下幾千米深處，實(shí)際所得到的回報(bào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)抵消不了高昂的勘探、開(kāi)采和運(yùn)輸成本。

“海底金山”取之不盡

直到1979年，人們發(fā)現(xiàn)了海底“黑煙囪”，情況才發(fā)生改變。所謂“黑煙囪”指的是海底火山裂縫中滲出的熱泉，熔解了地殼深處的礦物，最終形成的黑色煙柱。當(dāng)它們與冰冷的海水相遇時(shí)，礦物質(zhì)沉淀，形成了優(yōu)質(zhì)的硫化物礦床，并在海底“勾勒”出了長(zhǎng)達(dá)73600千米的火山溝壑。這些遍布世界各大洋的“黑煙囪”，無(wú)論是熱的還是冷的，新的還是舊的，活躍的還是沉寂的，都富含金、銀、銅等礦藏。不僅礦床面積巨大，動(dòng)輒含礦石幾百萬(wàn)噸，而且全部位于海床表面，許多距離水面僅一兩千米。更令人類(lèi)著迷的是，海底巖層中的金、銀、銅、鈷、鉛、鋅等礦藏，不僅品質(zhì)高、儲(chǔ)量大，而且還在以每年1000萬(wàn)噸的速度不斷增長(zhǎng)，堪稱(chēng)取之不盡的“自生礦藏”。

以銅為例，目前人類(lèi)能開(kāi)采到的礦石的含銅量，大多不超過(guò)0.5%，而海底銅礦的含銅量普遍高達(dá)10%，有的甚至更高。不僅銅礦如此，海底金礦和銀礦的探測(cè)結(jié)果也頗為相似。這意味著，寂靜的海底正沉睡著一座總值超過(guò)數(shù)萬(wàn)億美元的巨大“金山”。資本總是追逐最大利潤(rùn)的。為了在“海底淘金”中搶得先機(jī)，一家海洋勘探公司從2010年開(kāi)始就已在太平洋海域作業(yè)，并聲稱(chēng)已“取得極大成功”。他們發(fā)現(xiàn)，海底的金礦、銀礦和銅礦遠(yuǎn)比預(yù)想的多得多。如果礦產(chǎn)資源價(jià)格持續(xù)上漲，原本價(jià)值十億美元的儲(chǔ)藏量就可能變成千億美元。

對(duì)地球的“最后瓜分”

由于難度堪比登月，海底勘探、采礦一度被視為“不可能完成的任務(wù)”。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，從海上油氣勘探設(shè)備衍生而來(lái)的新型機(jī)器人和傳感器，可以下潛到更深的海域，挖掘更堅(jiān)硬的海床巖石。一場(chǎng)新的“海底圈地”熱正在全球興起。世界各國(guó)對(duì)最具開(kāi)采前景的幾片海域的爭(zhēng)奪，標(biāo)志著人類(lèi)開(kāi)始了對(duì)地球的“最后瓜分”。加拿大的一家公司贏得了太平洋西南部俾斯麥海域的一片礦山的20年開(kāi)采權(quán)。這片礦山距離海面1600米，估計(jì)金礦儲(chǔ)量為10噸，銅礦儲(chǔ)量為12.5萬(wàn)噸。該公司正在建造近8米高的機(jī)器人，用于采集海底硫化物并抽吸至海面，然后用駁船運(yùn)送到最近的港口。

保護(hù)海底生態(tài)系統(tǒng)

直到上世紀(jì)70年代末，科學(xué)家一直以為生命一定需要陽(yáng)光，但“黑煙囪”的發(fā)現(xiàn)讓他們意識(shí)到，生命還可以依賴(lài)熱能和化學(xué)能存在。由于海洋的歷史基本等同于地球的歷史，許多科學(xué)家相信，“黑煙囪”附近的環(huán)境，可能就是地球最古老生命的生存地，那里的原生生物體可能就是地球生命的起源。如今，要在“黑煙囪”附近大量開(kāi)采硫化物，很可能促使喜好硫的細(xì)菌和昆蟲(chóng)大量繁殖，對(duì)海底生態(tài)環(huán)境造成破壞。此外，采礦過(guò)程還會(huì)將深海濃縮營(yíng)養(yǎng)物提升至海洋表面，引發(fā)海洋表面海藻的大量繁殖，從而污染捕魚(yú)業(yè)賴(lài)以生存的水域。通過(guò)洋流，營(yíng)養(yǎng)物還可能從采礦海域飄流到其他水域，損害更大范圍的海洋生態(tài)系統(tǒng)。為此，專(zhuān)家呼吁，應(yīng)盡早采取行動(dòng)，通過(guò)立法保護(hù)敏感而脆弱的海底生態(tài)系統(tǒng)。