中国航天生物实验:从“太空养鱼”到月壤晶体新发现

爱玩的蛋哥 2025-01-16 14:53:59

在航天探索的征程中,我国的科学家们不断突破创新,开启了一项新奇而意义深远的实验 ——“太空养鱼”。这一项目的启动,为航天生物研究开辟了新的路径。

2024 年,随着神舟十八号的顺利升空,四条可爱的斑马鱼搭乘飞船,开启了它们的太空之旅。这可不是一次简单的太空旅行,而是肩负着重大科研使命。它们和 4 克金鱼藻组成了小型水生生态系统,入驻问天舱生命生态实验柜的小型受控生命生态实验模块 。在这个特殊的 “太空鱼缸” 里,科学家们将借此探索脊椎动物在微重力环境下的生存奥秘。

斑马鱼之所以能成为 “太空宠儿”,是因为它与人类基因组相似度高达 87%,是研究生命现象的绝佳模式生物。通过观察它们在太空的生长发育、行为习性,科学家们能够深入了解脊椎动物在微重力环境下的适应机制,为人类未来的深空探索提供宝贵参考。 此前,在太空中种植作物的实验已经开展了很多,积累了丰富的经验。但让动物在太空生存繁衍,难度系数更高,需要科学家们在技术上做到更加精密,科研上更加细致入微。“太空养鱼” 项目的启动,无疑是我国在航天生物研究领域的一次大胆尝试和重要突破,标志着我国在该领域迈出了开创性的一步。

经过 43 天的精心培养,“太空养鱼” 实验取得了令人瞩目的成果。这个小型水生生态系统在太空中稳定运行了 43 天,成功实现了斑马鱼从生长发育到繁殖的全过程 。这一成就不仅是我国在太空培养脊椎动物领域的重大突破,更创造了水生生态系统在太空运行时间的新世界纪录,超越了德国科学家此前保持的剑尾鱼在封闭水生生态系统中生存 16 天的纪录。

在实验过程中,科研人员通过对斑马鱼的观察,发现了许多有趣的现象。例如,斑马鱼在微重力环境下出现了腹背颠倒游泳、旋转运动、转圈等定向行为异常现象。这些现象为科学家们研究脊椎动物在微重力环境下的行为和生理变化提供了宝贵的数据。 此外,实验结束后,科研人员对采集的 3 个不同阶段的水样进行了详细分析,还对斑马鱼进行了无害的固定和处理。后续,他们将利用返回的回收水样、鱼卵等样品,结合斑马鱼空间运动行为视频等,深入开展空间环境对脊椎动物生长发育与行为的影响研究,为空间密闭生态系统物质循环研究提供有力支撑。

这次实验的成功,标志着我国在空间生命科学领域取得了重要进步。它不仅为未来载人深空探索中航天员的生命保障系统提供了新的思路和技术支持,也为在太空建立更复杂的生态系统奠定了基础。 随着相关技术的不断发展,未来或许能在太空中建立起更加完善的生态系统,实现更多生物在太空的生存和繁衍,为人类探索宇宙的征程提供坚实的保障。

中国科学院院士、中国科学院广州地球化学研究所的何宏平团队,通过对月壤样品的深入研究,首次观察到一种前所未有的晶体生长现象 。

在显微镜下,月表铬铁矿的纳米晶体呈现出宛如雨后蘑菇般的独特形态,从橄榄石表面向外生长。这一奇特的发现,犹如一把钥匙,为我们打开了一扇通往月球微观世界的新大门。相关研究成果发表于《美国矿物学家》,瞬间吸引了全球科学界的目光,引发了广泛的关注和讨论。在此之前,传统的结晶生长过程大多是在地球上进行观察和研究的,而月球由于其特殊的环境 —— 无大气保护,长期遭受陨石和高能粒子的轰击,使得其表面晶体生长机制与地球有着显著差异。何宏平团队的这一发现,无疑为研究月球及其他无大气天体的晶体生长提供了全新的视角和宝贵的研究素材。

为了深入解析这种 “蘑菇” 结构晶体的形成过程,何宏平团队采用了一系列先进的技术手段。他们利用原位聚焦离子束制样技术,从嫦娥五号带回的月壤角砾岩碎屑中精心提取样品,随后借助配备电子能量损失谱探测系统的高分辨透射电镜,对样品进行了细致入微的微纳米级矿物学研究 。

研究发现,这种 “蘑菇” 结构的形成过程复杂而精妙,主要包括以下几个关键阶段:首先,当碎屑遭受微陨石的猛烈撞击时,其中所含的 Fe2 + 会发生歧化反应,进而在熔融玻璃中产生纳米零价铁球以及 Fe3+,同时还会生成纳米硫化铁球或其与零价铁球的不混溶复合体 。紧接着,在高温环境的作用下,含铁的纳米球会与橄榄石发生定向附着,这一过程导致橄榄石中出现具有高势能的缺陷位点。随后,橄榄石中的 Cr3 + 和玻璃中的 Fe2 + 会敏锐地向这些缺陷位点聚集,并逐渐结晶形成铬铁矿 。最后,在极端非平衡的条件下,铬铁矿持续以枝晶的形态向玻璃中生长,如同一位坚持不懈的开拓者,将纳米球向外顶出,直到整个体系的能量消耗至无法再跨越结晶所需的能垒为止。整个过程得到了晶格失配度计算以及热力学模拟计算的有力支持,每一个步骤都紧密相连,共同构成了这一独特的晶体生长机制。

随着我国航天技术的不断进步,未来的航天生物实验必将取得更加丰硕的成果。这些成果将不仅推动科学技术的发展,还将深刻影响人类的生活和未来。

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