真菌生物采矿技术突破：Penicillium simplicissimum在月球模拟壤土EAC-1A中的金属提取应用研究

为解决未来月球基地资源原位利用(ISRU)难题，欧洲宇航中心团队创新性地利用丝状真菌Penicillium simplicissimum对月球模拟壤土EAC-1A进行生物浸矿研究。该研究证实真菌在月壤重力(0.16g)下仍保持高耐受性，通过有机酸介导的生物浸出成功提取镁(159mg/L)、铁(68mg/L)等关键金属，为太空探索提供了可持续的资源获取方案。

　　

随着人类太空探索步伐的加快，月球基地建设面临重大挑战——如何实现资源原位利用。从地球运输建筑材料成本极高，每公斤物资运送成本超过百万美元。而月球表面覆盖的月壤(regolith)中富含铁、铝、镁等金属元素，这些正是建造基地所需的宝贵资源。传统采矿方法能耗巨大，在太空环境中难以实施。此时，自然界中那些能够"吃石头"的微生物进入了科学家视野。

欧洲宇航中心(ESA)与德国航空航天中心(DLR)的研究团队将目光投向了一种特殊的地球微生物——简单青霉(Penicillium simplicissimum)。这种真菌在地球上已被用于电子废弃物回收，其分泌的有机酸能溶解金属。但月球环境与地球截然不同：弱重力(仅地球的1/6)、强辐射、极端温差。真菌能否在如此严苛条件下完成"太空采矿"使命？这成为亟待解答的科学问题。

研究人员设计了一系列创新实验。首先通过平板培养测试真菌对月壤模拟物EAC-1A的耐受性，该模拟物化学组成与阿波罗17号带回的真实月壤相似。为模拟月球重力，使用10°倾角的二维回转仪(clinostat)产生0.16g环境。生物浸出实验在40mL生物反应器中进行，采用低营养培养基(20%马铃薯葡萄糖肉汤PDB)以节约资源。金属提取效率通过ICP-MS(电感耦合等离子体质谱)定量，回收的金属粉末则通过SEM/EDS(扫描电镜/能谱分析)和XRD(X射线衍射)进行表征。

在生物相容性测试中，简单青霉展现出惊人适应力。即使月壤浓度高达60%，真菌仅在前4天生长减缓，随后完全恢复。在模拟月球重力下，菌落面积反而比地球条件增加20%。这种双重耐受性为太空应用奠定了基础。

生物浸出结果更令人振奋。两周内，真菌从月壤中提取出多种关键金属：镁(159mg/L)、钙(151mg/L)、铁(68mg/L)、铝(32mg/L)，以及微量钛(0.02mg/L)。特别值得注意的是，浸出过程主要在中性pH(6-7.5)下进行，这与传统酸性浸出机制不同。XRD分析显示回收的粉末主要含勃姆石(AlO(OH))，可能还有赤铁矿(Fe₂O₃)和磁铁矿(Fe₃O₄)，每升浸出液可回收10±3克金属氧化物。

这项发表在《Fungal Biology and Biotechnology》的研究具有多重突破意义：首次证实丝状真菌在月球重力下的生物采矿可行性；建立低资源消耗(20%PDB培养基)的高效浸出方案；发现中性pH下的新型浸出机制。未来，这种"真菌工厂"可集成到月球基地生命支持系统中，既能生产建筑用金属，又能协同处理有机废弃物。

研究者特别指出，真菌孢子的抗辐射性和长期保存优势，使其比细菌更适合太空任务。随着ESA-DLR的LUNA月面实验室建设，该技术将进入实际测试阶段。这项研究不仅推动太空资源利用，也为地球上的绿色采矿提供了新思路——或许某天，真菌将成为人类探索宇宙的"微型矿工"，在星辰大海中为我们开疆拓土。