上天采矿 下海淘金

登陆小行星

当地球资源即将被耗尽的时候，人类是否可以去小行星上采矿？这听起来像是好莱坞科幻大片《阿凡达》中的情节，也是科学界讨论已久的话题。随着人类终于拥有了能从外太空获取资源的技术，这种一直被认为是空想的场景，或许在不久的将来就可以变为现实。

事实上，还真有一批欧美宇航员正在接受训练，为的是登陆小行星，并在其表面勘探矿产资源。他们甚至还在学习一旦小行星对地球构成威胁时，如何将其摧毁的技巧。美国航天局计划在本世纪20年代后期，将人类送到480万千米以外的小行星上，这是此前人类从未到达过的比月球更远得多的地方。宇航员往返一次需要一年左右的时间，并可能在小行星上停留多达30天。由于小行星的体积小，表面几乎无重力，而且以每小时8万千米的速度绕太阳飞行，因此，如何实现这一计划，将是一个巨大的挑战。

超市里的面包屑

小行星是太阳系早期形成时的原始残留或者行星毁灭后的残骸。环绕在太阳周围的小行星大多位于火星和木星轨道之间的小行星带内。美国航天局估计，如果将小行星带蕴藏的矿产财富平均分配给地球上70亿人口，每人可得1000亿美元以上。据科学家估算，一颗直径1000米的小行星重约20亿吨，而太阳系内大约有100万颗这样大小的小行星。其中任意一颗小行星都会含约有3000万吨镍、150万吨钴和7500吨铂等矿藏，其中，仅铂就价值1500亿美元以上。这意味着，在太阳系的自然资源超市里，地球所拥有的只是一块面包屑。

“太空淘金”在行动

2003年11月，日本发射的一个探测器，曾到达一颗小行星附近，并进行了两次着陆尝试。2016年，美国将发射一艘太空飞船，登陆一颗名为“1999RQ36”的小行星，并借助机械臂采集至少60克的小行星表面物质样本，再带回地球，估计将耗资10亿美元。

最近，一家名为“行星资源集团”的美国公司，宣布了它要在近地小行星上采矿的大胆计划。在未来1.5~2年的时间里，启用2~5个太空望远镜，以确定具有潜在开采价值的小行星。在未来5~7年内，派出一组太空飞船进入近地轨道，对小行星带进行更加详尽的勘测，绘制出一个有开采价值的小行星地图，确认其资源所在的位置。他们认为，在人类已知的约9000颗小行星中，有1500多颗可以像人类登陆月球那样容易上去。

小行星矿井啥模样

尽管“太空淘金”吸引了许多名人和投资者，但迄今为止，没有人能确切地描绘第一座小行星矿井的样子，如何开采，怎样提炼，并将来之不易的收获送回地球等问题尚待研究。科学家知道的只是，采矿机械的动力应该是太阳能，采矿工作的主要劳动力应该是智能机器人。

根据他们的设想，由于小行星上重力小，浮层松垮，易于铲除，所以，可发明一种类似吹雪机那样的机器，先去除小行星表面的浮层，然后再挖掘金、铂及火箭燃料等资源。所谓火箭燃料，其实就是水。去星星上采矿，不比卡车拉煤，后者可以随时随地加油，而太空飞行器在地球表面每加注一定量的燃料，飞行成本就会成倍增加。所以，寻找有水的小行星作为飞行器的“歇脚点”，是星际采矿的第一步。水经过分解可形成氢和氧，注入飞行器后就成了动力燃料，整个过程可以由飞行器内部的装置自行完成。

科学家设想的另一个可能的办法，是利用低功率的太阳能电离子发动机，将一个具有最佳开采价值的小行星推到地球附近，以便于对它的探测、开采和运输。这种操纵小行星的相关技术已经存在，但至少需要260亿美元的资金投入。

“烧钱”的买卖

也有人认为，“太空淘金”听起来很美，但遇到的每一个困难都可能超出人们的想象，而且，巨额投资能否带来相应的回报，也是一个明摆着的大问题。以美国航天局计划于2016年实施的、耗资10亿美元的小行星探测计划为例，即使捎回的60克小行星物质是最高纯度的黄金或铂金，市场价值也不过1600美元而已。如果作为一种产业，这无疑是在“烧钱”。

于是，面临陆地矿产资源日益枯竭的人类，不得不把目光投向了深深的海洋。早在1873年，英国科考船“挑战号”，就在非洲西北加那利群岛外的海底，采集到一些土豆大小的岩块。化验结果显示，这些岩块中含有多种金属化合物，其中以氧化锰最多，所以，就称它们为“锰结核”。根据目前的勘测结果，全球海底共蕴藏着3万亿吨“锰结核”。其中太平洋最多，约1.7万亿吨，集中分布在北纬6°～22°、西经110°～180°之间。科学家一度认为，深海的主要财富就蕴藏在那些土豆大小的“锰结核”里，并可以利用常规的开采铁矿和镍矿的方法获得。上世纪60年代到70年代，世界各国曾尝试挖掘这些岩块，但由于它们大多位于水下几千米深处，实际所得到的回报远远抵消不了高昂的勘探、开采和运输成本。

“海底金山”取之不尽

直到1979年，人们发现了海底“黑烟囱”，情况才发生改变。所谓“黑烟囱”指的是海底火山裂缝中渗出的热泉，熔解了地壳深处的矿物，最终形成的黑色烟柱。当它们与冰冷的海水相遇时，矿物质沉淀，形成了优质的硫化物矿床，并在海底“勾勒”出了长达73600千米的火山沟壑。这些遍布世界各大洋的“黑烟囱”，无论是热的还是冷的，新的还是旧的，活跃的还是沉寂的，都富含金、银、铜等矿藏。不仅矿床面积巨大，动辄含矿石几百万吨，而且全部位于海床表面，许多距离水面仅一两千米。更令人类着迷的是，海底岩层中的金、银、铜、钴、铅、锌等矿藏，不仅品质高、储量大，而且还在以每年1000万吨的速度不断增长，堪称取之不尽的“自生矿藏”。

以铜为例，目前人类能开采到的矿石的含铜量，大多不超过0.5%，而海底铜矿的含铜量普遍高达10%，有的甚至更高。不仅铜矿如此，海底金矿和银矿的探测结果也颇为相似。这意味着，寂静的海底正沉睡着一座总值超过数万亿美元的巨大“金山”。资本总是追逐最大利润的。为了在“海底淘金”中抢得先机，一家海洋勘探公司从2010年开始就已在太平洋海域作业，并声称已“取得极大成功”。他们发现，海底的金矿、银矿和铜矿远比预想的多得多。如果矿产资源价格持续上涨，原本价值十亿美元的储藏量就可能变成千亿美元。

对地球的“最后瓜分”

由于难度堪比登月，海底勘探、采矿一度被视为“不可能完成的任务”。随着技术的不断进步，从海上油气勘探设备衍生而来的新型机器人和传感器，可以下潜到更深的海域，挖掘更坚硬的海床岩石。一场新的“海底圈地”热正在全球兴起。世界各国对最具开采前景的几片海域的争夺，标志着人类开始了对地球的“最后瓜分”。加拿大的一家公司赢得了太平洋西南部俾斯麦海域的一片矿山的20年开采权。这片矿山距离海面1600米，估计金矿储量为10吨，铜矿储量为12.5万吨。该公司正在建造近8米高的机器人，用于采集海底硫化物并抽吸至海面，然后用驳船运送到最近的港口。

保护海底生态系统

直到上世纪70年代末，科学家一直以为生命一定需要阳光，但“黑烟囱”的发现让他们意识到，生命还可以依赖热能和化学能存在。由于海洋的历史基本等同于地球的历史，许多科学家相信，“黑烟囱”附近的环境，可能就是地球最古老生命的生存地，那里的原生生物体可能就是地球生命的起源。如今，要在“黑烟囱”附近大量开采硫化物，很可能促使喜好硫的细菌和昆虫大量繁殖，对海底生态环境造成破坏。此外，采矿过程还会将深海浓缩营养物提升至海洋表面，引发海洋表面海藻的大量繁殖，从而污染捕鱼业赖以生存的水域。通过洋流，营养物还可能从采矿海域飘流到其他水域，损害更大范围的海洋生态系统。为此，专家呼吁，应尽早采取行动，通过立法保护敏感而脆弱的海底生态系统。