科學已知的最昂貴的材料不是你想的那樣

歷時七年，近40億英里的旅程，美國宇航局的OSIRIS-REx航天器著陸2023 年 9 月 24 日上午，帶著寶貴的有效載荷在猶他州沙漠中輕輕地。航天器帶回了一個樣本小行星貝努。

大約半磅的材料從8500萬噸級小行星（776億公斤）將幫助科學家了解太陽系的形成，包括是否像貝努這樣的小行星包括生命的化學成分。

美國宇航局的任務(wù)預算為8億美元并且最終會花費大約11.6億美元為不到 9 盎司的樣品（255克）。但這是已知最昂貴的材料嗎？甚至沒有接近。

我是一個天文學教授.我使用月亮和火星在我的教學中巖石，并收集了少量的隕石。我驚嘆于我可以把數(shù)十億年以前的東西握在手中，來自數(shù)十億英里之外。

樣品返回的成本

少數(shù)小行星的計算結(jié)果為1.32億美元每盎司，或每克 470 萬美元。這大約是 70,000 倍黃金價格，過去幾年的價格一直在每盎司 1,800 美元至 2,000 美元（每克 60 至 70 美元）之間。

第一批返回地球的外星物質(zhì)來自阿波羅計劃。在1969年至1972年間，六次阿波羅任務(wù)帶回了842磅（382公斤）的月球樣本.

這總價標簽阿波羅計劃，經(jīng)通貨膨脹調(diào)整后，為2570億美元。這些月球巖石相對便宜，每盎司1900萬美元（每克67.4萬美元），當然阿波羅在展示載人航天技術(shù)方面具有額外的價值。

美國宇航局計劃在20世紀30年代初從火星帶回樣本，看看是否有古代生命的痕跡。這火星樣本返回使命旨在返回30個樣品管與一個一磅的總重量（450克）。這毅力號火星車已經(jīng)緩存了其中的 10 個示例.

然而成本增加因為任務(wù)很復雜，涉及多個機器人和航天器。帶回樣品可能花費110億美元，成本為每盎司6.9億美元（每克2400萬美元），是Bennu樣品單位成本的五倍。

一些太空巖石是免費的

一些太空巖石不花錢。來自太陽系的近50噸免費樣品雨點落在地球上每天。大多數(shù)在大氣中燃燒，但如果它們到達地面它們被稱為隕石，其中大部分來自小行星。

隕石可能會變得昂貴因為很難識別和檢索它們。巖石看起來都很相似，除非你是地質(zhì)專家。

大多數(shù)隕石都是石質(zhì)的，稱為球粒隕石，它們可以以每盎司 15 美元（每克 50 美分）的價格在線購買。球粒隕石與普通巖石的不同之處在于含有稱為球粒的圓形顆粒在45億年前太陽系誕生時在太空中形成熔融液滴。

鐵隕石其特點是暗殼，這是由于它們穿過大氣層時表面的熔化引起的，以及長金屬晶體的內(nèi)部圖案。它們的價格為每盎司50美元（每克1.77美元）甚至更高。帕拉石是石鐵隕石，摻有礦物橄欖石。切割和拋光后，它們呈半透明的黃綠色，每盎司的價格超過 1,000 美元（每克 35 美元）。

不止幾顆隕石從我們這里到達月亮和火星。近600個被公認為來自月球和最大的，重 4 磅（1.8 公斤），售價約為每盎司 4,700 美元（每克 166 美元）。

大約175顆隕石被確定為來自火星.買一個每盎司的成本約為 11,000 美元（每克 388 美元）。

研究人員可以弄清楚隕石來自哪里通過使用它們的著陸軌跡將它們的路徑投射回小行星帶或?qū)⑺鼈兊慕M成與不同類別的小行星進行比較。專家可以通過它們的地質(zhì)和礦物學來判斷月球和火星巖石的來源。

這些“免費”樣本的局限性在于，無法知道它們來自月球或火星的哪個位置，這限制了它們的科學用途。此外，它們一降落在地球上就開始受到污染，因此很難判斷它們內(nèi)部是否有任何微生物是外星人。

昂貴的元素和礦物

一些元素和礦物質(zhì)很昂貴，因為它們很稀缺。簡單元素周期表中的元素價格低廉。每盎司，碳的成本為三分之一美分，鐵的成本為1美分，鋁的成本為56美分，甚至汞不到一美元（每100克，碳成本為2.40美元，鐵成本不到一美分，鋁成本為19美分）。白銀每盎司14美元（每克50美分），黃金每盎司1,900美元（每克67美元）。

七種放射性元素它們在自然界中極為罕見，在實驗室中很難制造，以至于它們超過了美國宇航局火星樣本返回的價格。其中最昂貴的釙-209每盎司成本為1.4萬億美元（每克490億美元）。

寶石也可能很昂貴。高品質(zhì)祖母綠是 10 倍黃金價格和白色鉆石是黃金價格的100倍。

有些鉆石含有硼雜質(zhì)，使它們鮮艷的藍色色調(diào).它們只存在于全球少數(shù)幾個礦山中，而且每盎司5.5億美元它們的價格可與即將推出的火星樣品的成本相媲美——一盎司是 142 克拉，但很少有寶石這么大。

這最昂貴的合成材料是一個微小的球形碳“籠子”，里面有一個氮原子?；\子內(nèi)的原子非常穩(wěn)定，因此可用于計時。內(nèi)嵌富勒烯由碳材料制成，可用于制造極其精確的原子鐘。它們每盎司的成本可能為 40 億美元（每克 1.41 億美元）。

最貴的

反物質(zhì)在自然界中發(fā)生，但它非常罕見，因為每當產(chǎn)生反粒子時，它都會迅速與粒子一起湮滅并產(chǎn)生輻射。

這歐洲核子研究中心的粒子加速器每分鐘可產(chǎn)生1000萬個反質(zhì)子。這聽起來很多，但是以這個速度這將需要數(shù)十億年，花費十億（10¹⁸） 美元生成一盎司 （3.5 x 10¹⁶美元/克）。

經(jīng)紗驅(qū)動正如《星際迷航》所設(shè)想的那樣，它是由物質(zhì)驅(qū)動的——反物質(zhì)湮滅，將不得不等待。

克里斯·因佩，大學杰出天文學教授，亞利桑那大學

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