愿景:稀有而珍贵

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


在“愿景”系列中,关于最新研究的科幻小说将与分析相结合,探讨小说背后的事实。目标是将来自头条新闻的科幻小说与对新发现暗示的可能性的分析相结合。

稀土金属在地球上实际上并不稀有。它们在地表上含量丰富,其中最常见的几种——铈、镧、钕和钇——在地壳中的含量比铅和银还要多。真正的事实是,它们的浓度很少高到足以开采

然而,在太空中,情况却完全不同。这改变了一切。


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你看,当地球还年轻的时候,它熔化了足够长的时间,让较重的元素沉到地心附近。这意味着真正获得浓度足够高的稀土金属进行开采的唯一方法是幸运地在某个地方,那里它们从地幔中的岩浆中喷发出来。

然而,小行星较小,冷却速度比它们较大的兄弟姐妹快得多。除了少数例外,这些岩石的内部没有分成不同的层。相反,它们仍然保持着数十亿年前开始时的状态,是太阳系诞生之初的原始遗迹。事实证明,它们中的稀土金属更容易开采。

主带的小行星很难到达。需要大量的能量来对抗太阳引力的诱惑,并将宇宙飞船送过火星轨道。但还有其他更容易到达的小行星,它们与地球共享绕太阳的路径。位于与太阳和我们的行星构成等边三角形的点上的岩石,地球的特洛伊小行星,以及在更奇特的轨道上发现的小行星,例如那些以马蹄形模式运动的小行星。

稀土金属不仅稀有,而且有用。这17种元素被用于计算机、风力涡轮机、超导体、视频屏幕、炼油厂、混合动力和电动汽车、催化转化器、紧凑型荧光灯泡、发光二极管、激光器、扬声器和麦克风、手机、MRI机器、电信、电池电极甚至先进的武器系统。

稀土金属很有价值,这使得它们变得令人垂涎,这使得它们被囤积起来,而且事实证明中国生产了世界97%的稀土金属供应。因此,当探测器发现易于开采的小行星稀土金属时,每个航天国家争夺它们的竞赛开始了。

你永远无法预测当稀有事物变得普遍时会发生什么。铝曾经是一种比黄金更珍贵的金属,因为它很难获得。铝条曾在1855年的巴黎博览会上与法国的王冠珠宝一起展出,拿破仑三世最尊贵的客人用铝制盘子和餐具用餐,而其他人则不得不使用金或银餐具。

但是科学家最终找到了一种轻松提取铝的方法,现在这种金属是坚固、轻质合金的关键,广泛应用于无数重要的应用中。当稀土金属变得普遍时,技术以无人能想象的方式进步。

的确,也许我们不会存在,而人类仍然会存在。

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周三,科学家宣布了长期寻求的发现——第一个已知的太阳-地球特洛伊小行星,目前被命名为2010 TK7 [动画]。它的轨道使其高于和低于地球轨道平面,使其成为一个不理想的访问目的地,因为它需要大量的推进剂才能到达。然而,在太阳-地球L4和L5点可能隐藏着许多被日光遮蔽的小行星,它们可能是容易到达的目标。

稀土金属在小行星中究竟有多丰富仍然高度不确定,美国地质调查局的基思·朗估计,一个矿藏需要含有约2%的稀土含量才能真正具有经济开采价值。不过,他补充说,球粒陨石似乎富含稀土金属,这令人诱惑地暗示它们来自的小行星也可能如此。

只有一种方法可以找出答案...

感谢马丁·康纳斯和基思·朗对这篇报道的帮助性讨论。

您可以通过电子邮件就“愿景”系列与我联系,邮箱地址是 toohardforscience@gmail.com

Charles Q. Choi is a frequent contributor to 大众科学. His work has also appeared in The New York Times, Science, Nature, Wired, and LiveScience, among others. In his spare time, he has traveled to all seven continents.

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