月壤種菜

人類“月球殖民”的第一步？

月球是距離地球最近的天體，同時(shí)也是迄今為止人類所到達(dá)過(guò)的最遠(yuǎn)天體。從上世紀(jì)60年代中期到現(xiàn)在，人類已經(jīng)向月球發(fā)射了100多枚探測(cè)器，而且前蘇聯(lián)、美國(guó)和中國(guó)先后成功從月球上采集到土壤樣本并帶回地球，通過(guò)相應(yīng)的觀測(cè)、檢測(cè)和分析，人們對(duì)月球的地形地貌、土壤結(jié)構(gòu)和組成、月球表面太陽(yáng)風(fēng)等情況有了越來(lái)越深入的認(rèn)知，這對(duì)于準(zhǔn)確和深入掌握月球甚至太陽(yáng)系的形成和演化，都起到了重要作用。

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月球種植植物的重要意義

距離人類上次登月，時(shí)間已經(jīng)過(guò)去了足足50多年，近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和深空探測(cè)的需要，對(duì)月球開(kāi)展新一輪探測(cè)已經(jīng)成為世界航天領(lǐng)域的“頭等大事”。我國(guó)嫦娥系列探測(cè)器的成功發(fā)射和運(yùn)行，開(kāi)啟了這輪探測(cè)的熱潮。

在2030年前的這幾年時(shí)間里，美國(guó)將要著力實(shí)施“阿爾忒彌斯”登月，準(zhǔn)備將世界上第一名女性送上月球。我國(guó)還會(huì)繼續(xù)實(shí)施嫦娥探月計(jì)劃，為將來(lái)建造月球永久性基地打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。日本、印度、歐空局等也將會(huì)有一系列的大動(dòng)作，希望在月球探測(cè)上有所作為。相信在接下來(lái)的數(shù)年時(shí)間里，月球上的探測(cè)器以及人類的活動(dòng)，將會(huì)使這顆荒涼的星球上格外“熱鬧”。

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那么，如果想要在月球上長(zhǎng)期駐留，必須要有適應(yīng)月球環(huán)境的各種配套措施作為支撐，比如能夠抵擋月球惡劣環(huán)境的建筑物、能夠有自給自足的液態(tài)水和氧氣、能夠支撐綠色植物生長(zhǎng)的環(huán)境等等。拿種植植物來(lái)說(shuō)，如果在月球上可以安全、有效地提供支撐植物生長(zhǎng)的環(huán)境，那么不但可以為航天員或者未來(lái)的移居人類提供食物來(lái)源，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)凈化空氣、去除人類呼出的二氧化碳以及生產(chǎn)清潔水等目的。

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我國(guó)開(kāi)展的月球種植與美國(guó)截然不同

所以，開(kāi)展月球植物種植，對(duì)于未來(lái)深空探測(cè)具有舉足輕重的地位。進(jìn)入新世紀(jì)以后，隨著近地軌道一些太空實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展以及大型觀測(cè)設(shè)施（國(guó)際空間站和天宮空間站）的相繼建成，在太空種植植物已經(jīng)成為必備的科研課題之一，比如國(guó)際空間站種植了小麥、大豆、花生、油莎豆、玉米5種糧食作物以及胡蘿卜、黃瓜、生菜等15種蔬菜，有些還被航天員在空間站上直接食用。

我國(guó)在實(shí)施嫦娥四號(hào)月球探測(cè)時(shí)，也開(kāi)展了相應(yīng)的太空種植試驗(yàn)，這次試驗(yàn)開(kāi)創(chuàng)了人類第一次在月球上種植綠色植物的先河，選擇的植物的種類為棉花、油菜、土豆、擬南芥，同時(shí)在密閉的試驗(yàn)“箱”內(nèi)還放置了酵母菌、果蠅，形成了一個(gè)微型的生態(tài)系統(tǒng)。

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通過(guò)一段時(shí)間的觀察，這些綠色植物的種子，經(jīng)受住了強(qiáng)溫差、強(qiáng)輻射、高真空等惡劣環(huán)境的考驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備里面的植物不但發(fā)了芽，而且長(zhǎng)勢(shì)良好。我國(guó)開(kāi)展的這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，是人類歷史上第一次在月球上種出第一片綠葉，對(duì)于今后人類建立永久性月球基地提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。

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不過(guò)，我國(guó)當(dāng)時(shí)所做的實(shí)驗(yàn)，也有不完善的地方，那就是沒(méi)有選擇用月球土壤來(lái)進(jìn)行種植，而是通過(guò)營(yíng)造一個(gè)完全封閉的系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)完全模擬地球表面的環(huán)境，然后將這個(gè)系統(tǒng)放置到月球上，進(jìn)而觀察這個(gè)系統(tǒng)以及系統(tǒng)內(nèi)的各種生物的變化和適應(yīng)情況。

近期，美國(guó)科學(xué)家在地球上做了個(gè)實(shí)驗(yàn)，直接選用上世紀(jì)60年代末、70年代初從月球上帶回來(lái)的月壤進(jìn)行植物培育，選擇的土壤包括三個(gè)批次，分別是阿波羅 11 號(hào)、12 號(hào)和 17 號(hào)期間帶回的月球土壤樣本。當(dāng)然，美國(guó)的這個(gè)實(shí)驗(yàn)也有不足之處，那就是沒(méi)有讓受試的植物經(jīng)受月球惡劣環(huán)境的考驗(yàn)，只是嘗試月球土壤到底能不能支撐綠色植物的生長(zhǎng)發(fā)育。

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美國(guó)此次實(shí)驗(yàn)的結(jié)論

在實(shí)驗(yàn)中，研究人員一共設(shè)置了四個(gè)比對(duì)組，除了三次帶回的月壤之外，還增加了一個(gè)對(duì)照組，即實(shí)驗(yàn)室制造的火山灰。在這四份土壤樣本中均種植了擬南芥這種植物，通過(guò)對(duì)比監(jiān)測(cè)，研究人員發(fā)現(xiàn)，火山灰中生長(zhǎng)的植物，要比月球土壤中的任何植物生長(zhǎng)得更快、更大。

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在三份依托月壤種植的植物中，阿波羅11號(hào)樣本表現(xiàn)最差，生長(zhǎng)最慢；處于中間的為阿波羅17號(hào)；長(zhǎng)勢(shì)最好的是阿波羅12號(hào)。

而通過(guò)植物基因組變化的深入檢測(cè)，研究人員發(fā)現(xiàn)，種植在阿波羅11號(hào)月壤樣本的擬南芥，發(fā)生了465組基因的明顯變化，而種植在阿波羅17號(hào)和12號(hào)月壤的植物中，發(fā)生變化的基因組數(shù)量?jī)H有265個(gè)和113個(gè)，這些基因的變化與經(jīng)受月壤成分的“壓力”這種不利因素有關(guān)，直接對(duì)應(yīng)著對(duì)鹽類、金屬以及氧化等的應(yīng)激反應(yīng)。

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這項(xiàng)研究的結(jié)果是，如果綠色植物在滿足比較充裕的水分、陽(yáng)光以及氧氣、二氧化碳供應(yīng)的基礎(chǔ)上，即使是在月壤中也是可能生長(zhǎng)發(fā)育的，只不過(guò)受到月壤中“刺激”性的成分影響，生長(zhǎng)發(fā)育要遲緩的多。而且月壤中“刺激性”物質(zhì)越多，那么植物生長(zhǎng)所受到的抑制程度就越大，這說(shuō)明，來(lái)自月球較年輕部分的土壤，可能更有效地種植健康植物。

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但是，科學(xué)家們看到，美國(guó)在地球?qū)嶒?yàn)室開(kāi)展的這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，并不能完全代替月球表面的真實(shí)情況，假如將這些植物，像中國(guó)那樣直接拿到月球的環(huán)境中進(jìn)行“保護(hù)性”的種植，結(jié)果肯定還不一樣，特別是暴露于宇宙射線和太陽(yáng)風(fēng)的環(huán)境中，月球土壤中的這些培育植物，生長(zhǎng)情況應(yīng)該會(huì)更加糟糕。

因此，對(duì)于月球土壤能否支撐生命系統(tǒng)的構(gòu)建，還需要更加深入的研究，后續(xù)美國(guó)、中國(guó)等航天大國(guó)開(kāi)展的升級(jí)版登月計(jì)劃中，很有可能將這一實(shí)驗(yàn)繼續(xù)深化，直接拿到月球上去做，而且側(cè)重點(diǎn)會(huì)在以往月壤的營(yíng)養(yǎng)成分基礎(chǔ)上，向如果提高月壤種植食物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和質(zhì)量上轉(zhuǎn)變。