願景:稀有而珍貴

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


在“願景”系列中,關於最新研究的科幻小說將與分析相結合,探討小說背後的事實。目標是將來自頭條新聞的科幻小說與對新發現暗示的可能性的分析相結合。

稀土金屬在地球上實際上並不稀有。它們在地表上含量豐富,其中最常見的幾種——鈰、鑭、釹和釔——在地殼中的含量比鉛和銀還要多。真正的事實是,它們的濃度很少高到足以開採

然而,在太空中,情況卻完全不同。這改變了一切。


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你看,當地球還年輕的時候,它熔化了足夠長的時間,讓較重的元素沉到地心附近。這意味著真正獲得濃度足夠高的稀土金屬進行開採的唯一方法是幸運地在某個地方,那裡它們從地幔中的岩漿中噴發出來。

然而,小行星較小,冷卻速度比它們較大的兄弟姐妹快得多。除了少數例外,這些岩石的內部沒有分成不同的層。相反,它們仍然保持著數十億年前開始時的狀態,是太陽系誕生之初的原始遺蹟。事實證明,它們中的稀土金屬更容易開採。

主帶的小行星很難到達。需要大量的能量來對抗太陽引力的誘惑,並將宇宙飛船送過火星軌道。但還有其他更容易到達的小行星,它們與地球共享繞太陽的路徑。位於與太陽和我們的行星構成等邊三角形的點上的岩石,地球的特洛伊小行星,以及在更奇特的軌道上發現的小行星,例如那些以馬蹄形模式運動的小行星。

稀土金屬不僅稀有,而且有用。這17種元素被用於計算機、風力渦輪機、超導體、影片螢幕、煉油廠、混合動力和電動汽車、催化轉化器、緊湊型熒光燈泡、發光二極體、雷射器、揚聲器和麥克風、手機、MRI機器、電信、電池電極甚至先進的武器系統。

稀土金屬很有價值,這使得它們變得令人垂涎,這使得它們被囤積起來,而且事實證明中國生產了世界97%的稀土金屬供應。因此,當探測器發現易於開採的小行星稀土金屬時,每個航天國家爭奪它們的競賽開始了。

你永遠無法預測當稀有事物變得普遍時會發生什麼。鋁曾經是一種比黃金更珍貴的金屬,因為它很難獲得。鋁條曾在1855年的巴黎博覽會上與法國的王冠珠寶一起展出,拿破崙三世最尊貴的客人用鋁製盤子和餐具用餐,而其他人則不得不使用金或銀餐具。

但是科學家最終找到了一種輕鬆提取鋁的方法,現在這種金屬是堅固、輕質合金的關鍵,廣泛應用於無數重要的應用中。當稀土金屬變得普遍時,技術以無人能想象的方式進步。

的確,也許我們不會存在,而人類仍然會存在。

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週三,科學家宣佈了長期尋求的發現——第一個已知的太陽-地球特洛伊小行星,目前被命名為2010 TK7 [動畫]。它的軌道使其高於和低於地球軌道平面,使其成為一個不理想的訪問目的地,因為它需要大量的推進劑才能到達。然而,在太陽-地球L4和L5點可能隱藏著許多被日光遮蔽的小行星,它們可能是容易到達的目標。

稀土金屬在小行星中究竟有多豐富仍然高度不確定,美國地質調查局的基思·朗估計,一個礦藏需要含有約2%的稀土含量才能真正具有經濟開採價值。不過,他補充說,球粒隕石似乎富含稀土金屬,這令人誘惑地暗示它們來自的小行星也可能如此。

只有一種方法可以找出答案...

感謝馬丁·康納斯和基思·朗對這篇報道的幫助性討論。

您可以透過電子郵件就“願景”系列與我聯絡,郵箱地址是 toohardforscience@gmail.com

Charles Q. Choi is a frequent contributor to 大眾科學. 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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