星火化工厂美篇，星火化工厂美篇,火星工厂是干嘛的

李庆林

在太阳系中，与地球最相似的行星是火星，因此火星也成为人类移居的首选。

如果人类决心在火星上生活，那就不会是一日游那么简单了。要在那片贫瘠的土地上长期生活，就必须把它改造成适合人类居住的宜居星球。仔细想想，这是一个巨大的工程，堪比创造。以人类现有的技术，这一壮举能否在不远的将来完成？建一个火星化工厂。

现实生活中，我们的衣食住行都离不开各种化学物质，即使是移民火星之后。如何将这些化学物质搬到火星上？时限太低，成本太高。还不如直接在火星上建化工厂，源源不断的生产各种必需品。这是一劳永逸的解决办法。

塑料、药品、燃料等生活必需品，是由石油、煤炭等原材料通过繁多工艺流程辅以物理和化学手段加工而成，所以要在火星建化工厂，首先得在火星上挖到矿物等资源！

塑料、药品、燃料等生活必需品是以石油、煤炭等为原料，通过各种工艺流程，辅以物理、化学手段制成的。所以，要在火星上建化工厂，就要先把火星上的矿产等资源挖出来！

化石资源是古老的河流、湖泊和海洋中的动物和微生物的遗骸，它们在地层中经过长时间的演化。那么问题来了。根据目前的科研结论，没有证据表明火星上曾经存在过植物、动物等生命形式，所以火星上似乎不会诞生化石资源，这个矿也不知道从何说起。

在火星上建化工厂的宏伟计划刚刚搁浅了吗？实际上，燃料不能仅仅通过挖掘化石资源来获得。

科学界普遍认为，火星恒星表面有土壤，表面下有冰，大气稀薄。1969年，伯克利大学的皮门特尔教授通过红外探测器发现火星大气中含有96%的二氧化碳(CO2)和4%的氮气(N2)。如果我们真的想在火星上建立一个化工厂，我们可以通过二氧化碳制造聚合物材料、燃料、药物和其他基本化学品。人工光合作用产生液态阳光

如果要将CO2转化为各种化学物质，光合作用是必不可少的。2003年，美国能源部在伯克利国家实验室启动了“Helios项目”，旨在向大自然学习，构建光合作用系统，并使用半导体和催化剂转化CO2。2015年，来自伯克利国家实验室的杨培东院士团队通过使用半导体和微生物成功地将这一想法变成了现实。

之后，杨培东院士的团队推出了该系统更为优秀的“2.0版本”，即利用硅纳米线捕捉太阳光子，产生光生电子，并提供给附着的微生物。微生物吸收二氧化碳进行化学反应可以产生醋酸盐，该系统吸收太阳能一周的转化效率高达3.6%。

这一人工光合作用系统模仿了植物光合作用的原理，将太阳能转化为化学能。植物的光合作用是利用吸收的太阳光，将大气中的CO2和水转化为糖类等有机物，供植物进行各种代谢活动，我们使用的煤、石油和天然气等也是来自于原始植物的能量积累。

这种人工光合作用系统模仿植物光合作用的原理，将太阳能转化为化学能。植物的光合作用是利用吸收的太阳光，将大气中的CO2和水转化为糖类等有机物，供植物进行各种代谢活动。我们使用的煤、石油、天然气也来自原始植物的能量积累。

人工光合作用系统主要由两部分组成——半导体和微生物工程菌。

半导体负责吸收光能并转化为电能；具有特定功能的微生物工程菌负责利用电能将吸收的CO2合成为特定的有机物，即将电能转化为化学能。目前人工光合作用对太阳能的利用效率可达8%-10%，效率是植物光合作用的20倍。

这种高效的人工光合作用系统是如何工作的？潘多拉的盒子

例如，如果我们要用人工光合作用系统来生产有机化学物质乙酸(醋酸)，就会有以下操作:

在人工光合作用系统中，研究人员选择厌氧乙酸鼠尾草作为主角，并开发了用于光吸收的金纳米簇无机材料。由于代谢过程主要在细胞质中进行，为了避免氧化还原中间体在跨膜转运中过度消耗能量，研究人员用半胱氨酸对金纳米团簇进行了修饰，并将其注射到Murielthermo醋的细胞质中。

生物相容性高的金纳米团簇在九里香热醋中可以长期友好相处，不仅不降低其活性，还大大提高了光的量子利用效率。

将注射了金纳米团簇的工程菌置于特定的培养液中，保持纯CO2的无氧气氛，并给予一定强度的光照。可见光中的光子通过照射九里香热乙酸细胞质中的金纳米团簇被激发，产生一个电子(e-)和一个空空穴(h+)。为了防止产生的电子再次与空空穴结合，包裹在金纳米团簇外面的半胱氨酸(CySS)会被空空穴氧化。激发的电子和吸收的CO2在一类酶中间体中相遇，将成功合成乙酸分子产物并释放到培养液中收集利用。

以乙酸为原料，我们可以生产丁醇，丁醇可以在液体管道中高效运输，因此被称为未来可以替代石油的新燃料。此外，利用醋酸，我们还可以通过聚合反应合成高分子材料和青蒿素等医药中间体。

这些将是人类未来在火星上生存所必需的化学物质。此外，火星上的气体含有4%的氮气。如果能利用人工光合作用系统将氮合成氨，就能为移民提供足够的肥料种植各种作物，他们就不用像《火星救援》的主人公那样尴尬了。

只要在火星上成功打开人工光合作用这一潘多拉宝盒，将有越来越多化学必需品被源源不断生产出来，充分满足人类的生存需求，助力移民先驱们开疆拓土，创造一个全新的人类宜居世界！

只要在火星上成功打开人工光合作用的潘多拉魔盒，就会源源不断地生产出越来越多的化学必需品，充分满足人类的生存需求，帮助移民拓荒者拓展疆域，为人类创造一个全新的宜居世界！