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科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：月球比火星更適合種植作物

埃隆·馬斯克或許志在火星殖民，但最新利用“外星土壤”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻表明，人類如果想在太陽系內(nèi)建立永久定居點(diǎn)，月球或許是更容易實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

科學(xué)家們提出了多種在太空中種植食物的方法，比如將植物直接種在水中的“水培法”，或是利用空氣中噴灑的營養(yǎng)霧進(jìn)行“氣培法”。不過，這些方法成本較高。為了找到更可持續(xù)的解決方案，一些研究人員開始嘗試一種“返璞歸真”的方式——直接利用月球和火星的土壤種植作物。

考慮到阿波羅任務(wù)帶回的月壤樣本已被地球濕氣污染，重新采樣又成本高昂，因此科研團(tuán)隊(duì)此次使用的是由 Exolith 實(shí)驗(yàn)室仿照阿波羅16號(hào)（1972年）任務(wù)所采集樣本制造的人工月壤。而火星土壤目前尚無真實(shí)樣本帶回地球，因此研究基于“好奇號(hào)”探測器獲取的數(shù)據(jù)模擬火星風(fēng)化層。需要說明的是，所謂的“土壤”在這里并非地球意義上的有機(jī)土，而是更接近“風(fēng)化層”——由巖石破碎物組成、幾乎沒有生命支持成分的顆粒物。

“有趣的是，我們發(fā)現(xiàn)植物在月球土壤中的表現(xiàn)比在火星土壤中更好，”北亞利桑那大學(xué)的研究生助理勞拉·李（Laura Lee）在2024年美國地球物理聯(lián)合會(huì)（AGU）年會(huì)上介紹道，“我們?cè)疽詾闀?huì)是相反的結(jié)果?！?/p>

火星土壤“富而不養(yǎng)”：高氮但缺氧

火星土壤中含有大量氮元素，理論上有利于植物生長。然而研究發(fā)現(xiàn)，火星土壤結(jié)構(gòu)致密、類似黏土，這大大限制了氧氣滲透，導(dǎo)致植物根系難以“呼吸”。

為了提高生長條件，研究人員嘗試添加 Milorganite（活性淤泥肥料）肥料。這是一種由高溫處理的污水微生物制成的有機(jī)肥料，被認(rèn)為適合在太空定居點(diǎn)使用。不僅可以處理宇航員的廢水，還可能取代傳統(tǒng)肥料，解決運(yùn)輸成本高的問題。

但初步結(jié)果顯示，這種“廢水肥”并非萬能。在模擬火星土壤中，使用 Milorganite 培育的玉米存活率僅為33.3%，而使用地球常用氮肥的玉米存活率則達(dá)到了58.8%。這表明，若依賴太空循環(huán)肥料，或許仍需從地球進(jìn)口部分補(bǔ)充，以彌補(bǔ)低產(chǎn)問題。

新希望作物：苜蓿和“火星土豆”

目前，研究團(tuán)隊(duì)正測試多種作物，包括西蘭花、南瓜、豆類和苜蓿，以探索它們?cè)诓煌L(fēng)化層與肥料配比下的適應(yīng)性。其中，苜蓿表現(xiàn)突出，不僅在月壤和火星土壤中都生長良好，還有潛力作為未來太空農(nóng)業(yè)中的“綠色肥料”。

而尚未測試的馬鈴薯則備受矚目——在著名科幻電影《火星救援》中，主角正是靠種土豆在火星基地中幸存，被譽(yù)為“最真實(shí)的科幻農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)”。

自給還需時(shí)間，月球更快，火星更遠(yuǎn)

根據(jù)2019年《新期刊》上的一項(xiàng)研究，要實(shí)現(xiàn)火星上的農(nóng)業(yè)自給，可能需要長達(dá)一百年。而 NASA 的研究表明，在月球?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)自足所需的時(shí)間更短，或只需幾十年。

即使農(nóng)業(yè)系統(tǒng)在火星成功建立，作物也必須在密封溫室中生長，與人類生活空間分離，類似于國際空間站的種植模式。火星溫室還需克服極端低溫、高強(qiáng)度宇宙輻射、缺乏腐殖質(zhì)等難題；此外，火星土壤中還含有有毒的高氯酸鹽，必須先進(jìn)行處理。

相比之下，月球雖也問題重重，卻擁有運(yùn)輸距離近的優(yōu)勢，使得農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對(duì)更易展開。

月球并非“理想天堂”

但別誤會(huì)，月球絕非“太空烏托邦”。月球缺乏大氣層，小型小行星不會(huì)像在地球那樣燒毀在空中，而是直接撞擊表面，危及農(nóng)場安全。同時(shí)，月球低重力導(dǎo)致塵埃無法沉降，持續(xù)漂浮的粉塵可能嚴(yán)重?fù)p傷農(nóng)用設(shè)備。還有太陽輻射，也需特別防護(hù)（而火星這方面問題相對(duì)較輕）。

由于沒有大氣，人類在月球表面無法裸露生活，未來基地可能需要深埋地下或修建厚重防護(hù)的碉堡式建筑。

火星“地球化”計(jì)劃：光合菌與人工升溫

AGU會(huì)議期間，Astera研究所與先鋒實(shí)驗(yàn)室探討了一種雄心勃勃的構(gòu)想：通過向火星投放光合細(xì)菌、制造“人為溫室效應(yīng)”，逐步為火星建立一層富氧大氣，實(shí)現(xiàn)“類地化改造”。

研究人員提出，應(yīng)優(yōu)先引入像苔蘚、霉菌和地衣這樣生命力頑強(qiáng)的先鋒物種，為未來更復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。

研討文件指出：“地球上的全球變暖已經(jīng)證明，人類有能力改變行星氣候。這一現(xiàn)象推動(dòng)了氣候工程技術(shù)的發(fā)展，這些技術(shù)也許可以遷移至火星?！?/p>

不過，科學(xué)家也承認(rèn)，火星在改造后可能失去一些獨(dú)特景觀，例如標(biāo)志性的“藍(lán)色日落”。

解凍極地冰蓋：風(fēng)險(xiǎn)與希望并存

早在1971年，天文學(xué)家卡爾·薩根就提出，可以融化火星極地冰蓋，從而釋放出水和二氧化碳，為植物生長提供水源和氣體。部分科學(xué)家相信，這樣做有可能增強(qiáng)火星大氣壓力。

但這項(xiàng)設(shè)想仍存爭議。一方面，火星風(fēng)化層不像地球土壤那樣容易聚集成塊，水可能迅速滲入地下形成含水層，而不是停留在地表供植物利用；另一方面，不確定是否能釋放足夠氣體實(shí)現(xiàn)升溫。

科學(xué)家估算，要將火星平均溫度每年提高1°C，約需每年投入10億美元。目標(biāo)是將溫度提升至約30°C，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)環(huán)境。這一方案被認(rèn)為比其他激進(jìn)方式更為可行——比如用核彈升溫（需要“每兩分鐘引爆一次相當(dāng)于整個(gè)美國核武庫的核彈”）或巨型太陽反射鏡。