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中国人的“吃货执念”——这个星球能种菜吗?

来源:中国数字科技馆

中国人的“吃货执念”——这个星球能种菜吗?

  文/临染 

  要说最近我国在航天领域的大事,莫过于嫦娥五号返回器带着“月球土特产”返回地球,这也是人类时隔44年再次从月球带回月壤。于是广大吃货群众就有人问:“月壤能干啥?能种菜吗?”在央视新闻的报道中,这个问题有了令人悲伤的“官宣”——不能种菜。 

  不能种菜的原因主要是因为月壤的表面形态几乎完全是由撞击作用塑造的,大块的基岩在小天体的撞击之下被不断地打碎、混合、翻动,最终在月球表面形成了细腻的沙土层,看起来像一层细细的水泥,平均的粒径约为100微米。同时,月壤不含任何有机养分,而且非常干燥,种菜这事儿自然是没指望了。但对“种菜”颇有执念网友却仍不死心——这球不能咱就换个球!要不咱们再去去火星上搞几斤土回来研究研究?你别说,还真有这种可能。据新华视点报道,我国首次火星探测任务“天问一号”正在奔赴火星的征程上,火星取样返回正是此次火星探测的任务之一。也就是说,火星土壤也安排上了! 

中国人的“吃货执念”——这个星球能种菜吗?

  那么究竟火星土壤能不能种菜呢?或许我们可以在“天问一号”回家之前,展开一点儿小小的推测! 

  说起火星上种菜,很多人都会想起一部电影——《火星救援》。在寸草不生的火星表面上,落难的男主角在火星上成功种起了土豆,来喂饱自己。但电影毕竟只是电影,我们从科学的合理性上来看,之所以各国科学家都对火星上种菜抱有兴趣,主要基于以下三点: 

  1)火星大气中95%都是二氧化碳; 

  2)火星有光照; 

  3)火星有土壤。 

  第一条二氧化碳的含量确实很让人兴奋,因为一看到二氧化碳就让人想到了植物的光合作用。但二氧化碳倒是够多了,可植物也需要氧气:有光照的时候,植物吸收二氧化碳排出氧气——也就是大家熟知的光合作用;但是在晚上没光照的时候,植物就是吸收氧气排出二氧化碳了——这是细胞的正常的呼吸。也就是说,虽然在总量上看,通常植物是吸收二氧化碳而排出氧气,但植物细胞也是时时刻刻都需要氧气的,完全不需要氧气的生物通常都是低等的厌氧微生物,而他们显然不符合我们对“菜”的要求。在火星大气内,氧气比例不足1%,所以植物是很难生存的。 

  第二个则是光照。火星的轨道半径平均2.28亿千米,而地球的轨道半径是1.5亿千米,火星的轨道半径大约是地球的1.5倍,按照平方反比率,得出火星的太阳强度是地球的0.4328倍,即大约是二分之一。光照不足,同时也导致温度不足。因此,大多数植物是很难生长的。 

  第三个土壤问题我们可以参考美国科学家做的实验。他们选取了两种植物——生菜和阿拉伯草,准备了三种土壤——夏威夷、南加州的莫哈韦沙漠(因为这两个地方的土壤和火星土壤看起来很像)和模拟火星土壤。实验结果是这样的:在保证光照、温度、浇水和施肥的条件下,植物在头两种土壤里生活得很好,但在模拟火星土壤中,连种子发芽都没能实现。原因是模拟火星土壤的PH值太高,高达9.5,而地球土壤PH值通常在7附近,说白了火星土壤属于重度盐碱地。且火星土壤中还含有大量的高氯酸钙,含量能高达3%。对地球植物来说,这是一种有毒物质。 

中国人的“吃货执念”——这个星球能种菜吗?

  不过有人说了,这些问题都是可以解决的,毕竟我们还是不能太乐观,不能指望能直接在火星上种菜,咱们肯定是种“大棚蔬菜”的。那么,我们就来一个一个解决问题。 

  首先,是缺少氧气。由于我们已经在火星发现了液态水的存在,那么不难想到我们最开始可以利用电解水制造所需的氧气。 

  其次,是温度和光照问题。我们需要一个人工太阳,利用人工太阳光促进豆类植物和蓝藻的光合作用,而且它们也会吸收火星空气中的二氧化碳或利用水中的二氧化碳,制造更多的氧气。在同时,火星上运作的设备也可利用人工太阳进行能源供给,因为人工太阳的能源产生的本质就如同太阳一样,利用核聚变来产生能源,所以其产生的污染相对小很多并且产生的能源相对清洁,不需要担心核聚变带来的污染,并且供给的能源多。待人工太阳研发更为高级时,我们还可以再制造一个绕火星运转的微型人造太阳,则进一步改造火星成为类地球的新种行星。 

中国人的“吃货执念”——这个星球能种菜吗?

  最后,我们还需要求助一下小小的神奇生物。原来,地球土壤中,除了最基本的水、必要的矿物质元素比如氮磷钾化合物等,还有大量的微生物,包括多种细菌和真菌。这些微生物将营养物质转化成植物更容易吸收的成分。真·火星土壤中之所以植物难以长期存活,就是因为缺乏微生物的帮助造成营养物质吸收不好。此外,微生物还能帮助植物抵抗病原体的侵入。在缺乏地球微生物的环境下,不光土豆难以吸收营养,生长过程中甚至都可能被《火星救援》的男主角自己排泄出来的病原体杀死。另一方面,地球上有些微生物以高氯酸盐为食物,同时释放氧气。因此,在火星上引入地球微生物,不仅能改善火星土壤,还能增加火星大气中的氧含量。 

  这么一看,我们在火星上种菜的愿望不算瞎想啊!2017年7月25日,我国首个火星模拟基地在青海省海西蒙古族藏族自治州红崖地区正式落成,在这个“中国最像火星的地方”,从此担负着中国登陆火星后的生存研究。我国科学家还模拟了在火星环境下如何无土壤种菜,并且研究在模拟火星环境下种植出的蔬菜,和一般蔬菜有什么不一样,能否解决登陆火星后的吃饭问题。更让大众期待的是,这个模拟火星基地,不仅用于科学研究,也兼备旅游功能,我们可以在太空舱里体验宇航员的日常工作,甚至可以模拟在火星环境下的旅行,对火星环境有更直观的体验。并且,基地还计划推出一个专门用于面向大众的旅游景点,让大家知道,如果登陆火星,我们会在火星上干什么。相信在不久的将来,这个旅游景点将会搬到火星上,成为真正的火星旅游景点,到时候咱们去当地特色游的饭桌上安排起“火星菜”指日可待了! 

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