文/臨染

要說最近我國在航天領(lǐng)域的大事，莫過于嫦娥五號返回器帶著“月球土特產(chǎn)”返回地球，這也是人類時隔44年再次從月球帶回月壤。于是廣大吃貨群眾就有人問：“月壤能干啥？能種菜嗎？”在央視新聞的報道中，這個問題有了令人悲傷的“官宣”——不能種菜。

不能種菜的原因主要是因為月壤的表面形態(tài)幾乎完全是由撞擊作用塑造的，大塊的基巖在小天體的撞擊之下被不斷地打碎、混合、翻動，最終在月球表面形成了細(xì)膩的沙土層，看起來像一層細(xì)細(xì)的水泥，平均的粒徑約為100微米。同時，月壤不含任何有機(jī)養(yǎng)分，而且非常干燥，種菜這事兒自然是沒指望了。但對“種菜”頗有執(zhí)念網(wǎng)友卻仍不死心——這球不能咱就換個球！要不咱們再去去火星上搞幾斤土回來研究研究？你別說，還真有這種可能。據(jù)新華視點(diǎn)報道，我國首次火星探測任務(wù)“天問一號”正在奔赴火星的征程上，火星取樣返回正是此次火星探測的任務(wù)之一。也就是說，火星土壤也安排上了！

那么究竟火星土壤能不能種菜呢？或許我們可以在“天問一號”回家之前，展開一點(diǎn)兒小小的推測！

說起火星上種菜，很多人都會想起一部電影——《火星救援》。在寸草不生的火星表面上，落難的男主角在火星上成功種起了土豆，來喂飽自己。但電影畢竟只是電影，我們從科學(xué)的合理性上來看，之所以各國科學(xué)家都對火星上種菜抱有興趣，主要基于以下三點(diǎn)：

1）火星大氣中95%都是二氧化碳；

2）火星有光照；

3）火星有土壤。

第一條二氧化碳的含量確實很讓人興奮，因為一看到二氧化碳就讓人想到了植物的光合作用。但二氧化碳倒是夠多了，可植物也需要氧氣：有光照的時候，植物吸收二氧化碳排出氧氣——也就是大家熟知的光合作用；但是在晚上沒光照的時候，植物就是吸收氧氣排出二氧化碳了——這是細(xì)胞的正常的呼吸。也就是說，雖然在總量上看，通常植物是吸收二氧化碳而排出氧氣，但植物細(xì)胞也是時時刻刻都需要氧氣的，完全不需要氧氣的生物通常都是低等的厭氧微生物，而他們顯然不符合我們對“菜”的要求。在火星大氣內(nèi)，氧氣比例不足1%，所以植物是很難生存的。

第二個則是光照?；鹦堑能壍腊霃狡骄?.28億千米，而地球的軌道半徑是1.5億千米,火星的軌道半徑大約是地球的1.5倍，按照平方反比率，得出火星的太陽強(qiáng)度是地球的0.4328倍，即大約是二分之一。光照不足，同時也導(dǎo)致溫度不足。因此，大多數(shù)植物是很難生長的。

第三個土壤問題我們可以參考美國科學(xué)家做的實驗。他們選取了兩種植物——生菜和阿拉伯草，準(zhǔn)備了三種土壤——夏威夷、南加州的莫哈韋沙漠（因為這兩個地方的土壤和火星土壤看起來很像）和模擬火星土壤。實驗結(jié)果是這樣的：在保證光照、溫度、澆水和施肥的條件下，植物在頭兩種土壤里生活得很好，但在模擬火星土壤中，連種子發(fā)芽都沒能實現(xiàn)。原因是模擬火星土壤的PH值太高，高達(dá)9.5，而地球土壤PH值通常在7附近，說白了火星土壤屬于重度鹽堿地。且火星土壤中還含有大量的高氯酸鈣，含量能高達(dá)3%。對地球植物來說，這是一種有毒物質(zhì)。

不過有人說了，這些問題都是可以解決的，畢竟我們還是不能太樂觀，不能指望能直接在火星上種菜，咱們肯定是種“大棚蔬菜”的。那么，我們就來一個一個解決問題。

首先，是缺少氧氣。由于我們已經(jīng)在火星發(fā)現(xiàn)了液態(tài)水的存在，那么不難想到我們最開始可以利用電解水制造所需的氧氣。

其次，是溫度和光照問題。我們需要一個人工太陽，利用人工太陽光促進(jìn)豆類植物和藍(lán)藻的光合作用，而且它們也會吸收火星空氣中的二氧化碳或利用水中的二氧化碳，制造更多的氧氣。在同時，火星上運(yùn)作的設(shè)備也可利用人工太陽進(jìn)行能源供給，因為人工太陽的能源產(chǎn)生的本質(zhì)就如同太陽一樣，利用核聚變來產(chǎn)生能源，所以其產(chǎn)生的污染相對小很多并且產(chǎn)生的能源相對清潔，不需要擔(dān)心核聚變帶來的污染，并且供給的能源多。待人工太陽研發(fā)更為高級時，我們還可以再制造一個繞火星運(yùn)轉(zhuǎn)的微型人造太陽，則進(jìn)一步改造火星成為類地球的新種行星。

最后，我們還需要求助一下小小的神奇生物。原來，地球土壤中，除了最基本的水、必要的礦物質(zhì)元素比如氮磷鉀化合物等，還有大量的微生物，包括多種細(xì)菌和真菌。這些微生物將營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成植物更容易吸收的成分。真·火星土壤中之所以植物難以長期存活，就是因為缺乏微生物的幫助造成營養(yǎng)物質(zhì)吸收不好。此外，微生物還能幫助植物抵抗病原體的侵入。在缺乏地球微生物的環(huán)境下，不光土豆難以吸收營養(yǎng)，生長過程中甚至都可能被《火星救援》的男主角自己排泄出來的病原體殺死。另一方面，地球上有些微生物以高氯酸鹽為食物，同時釋放氧氣。因此，在火星上引入地球微生物，不僅能改善火星土壤，還能增加火星大氣中的氧含量。

這么一看，我們在火星上種菜的愿望不算瞎想??！2017年7月25日，我國首個火星模擬基地在青海省海西蒙古族藏族自治州紅崖地區(qū)正式落成，在這個“中國最像火星的地方”，從此擔(dān)負(fù)著中國登陸火星后的生存研究。我國科學(xué)家還模擬了在火星環(huán)境下如何無土壤種菜，并且研究在模擬火星環(huán)境下種植出的蔬菜，和一般蔬菜有什么不一樣，能否解決登陸火星后的吃飯問題。更讓大眾期待的是，這個模擬火星基地，不僅用于科學(xué)研究，也兼?zhèn)渎糜喂δ?，我們可以在太空艙里體驗宇航員的日常工作，甚至可以模擬在火星環(huán)境下的旅行，對火星環(huán)境有更直觀的體驗。并且，基地還計劃推出一個專門用于面向大眾的旅游景點(diǎn)，讓大家知道，如果登陸火星，我們會在火星上干什么。相信在不久的將來，這個旅游景點(diǎn)將會搬到火星上，成為真正的火星旅游景點(diǎn)，到時候咱們?nèi)ギ?dāng)?shù)靥厣蔚娘堊郎习才牌稹盎鹦遣恕敝溉湛纱耍?/p>
本文來自：中國數(shù)字科技館



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