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                    中國人的“吃貨執念”——這個星球能種菜嗎?

                    來源:中國數字科技館

                    中國人的“吃貨執念”——這個星球能種菜嗎?

                      文/臨染 

                      要說最近我國在航天領域的大事,莫過于嫦娥五號返回器帶著“月球土特產”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膩的沙土層,看起來像一層細細的水泥,平均的粒徑約為100微米。同時,月壤不含任何有機養分,而且非常干燥,種菜這事兒自然是沒指望了。但對“種菜”頗有執念網友卻仍不死心——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。據新華視點報道,我國首次火星探測任務“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之一。也就是說,火星土壤也安排上了! 

                    中國人的“吃貨執念”——這個星球能種菜嗎?

                      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,我們從科學的合理性上來看,之所以各國科學家都對火星上種菜抱有興趣,主要基于以下三點: 

                      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,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,得出火星的太陽強度是地球的0.4328倍,即大約是二分之一。光照不足,同時也導致溫度不足。因此,大多數植物是很難生長的。 

                      第三個土壤問題我們可以參考美國科學家做的實驗。他們選取了兩種植物——生菜和阿拉伯草,準備了三種土壤——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,連種子發芽都沒能實現。原因是模擬火星土壤的PH值太高,高達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3%。對地球植物來說,這是一種有毒物質。 

                    中國人的“吃貨執念”——這個星球能種菜嗎?

                      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。由于我們已經在火星發現了液態水的存在,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豆類植物和藍藻的光合作用,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,火星上運作的設備也可利用人工太陽進行能源供給,因為人工太陽的能源產生的本質就如同太陽一樣,利用核聚變來產生能源,所以其產生的污染相對小很多并且產生的能源相對清潔,不需要擔心核聚變帶來的污染,并且供給的能源多。待人工太陽研發更為高級時,我們還可以再制造一個繞火星運轉的微型人造太陽,則進一步改造火星成為類地球的新種行星。 

                    中國人的“吃貨執念”——這個星球能種菜嗎?

                      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、必要的礦物質元素比如氮磷鉀化合物等,還有大量的微生物,包括多種細菌和真菌。這些微生物將營養物質轉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物質吸收不好。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境下,不光土豆難以吸收營養,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正式落成,在這個“中國最像火星的地方”,從此擔負著中國登陸火星后的生存研究。我國科學家還模擬了在火星環境下如何無土壤種菜,并且研究在模擬火星環境下種植出的蔬菜,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,不僅用于科學研究,也兼備旅游功能,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境下的旅行,對火星環境有更直觀的體驗。并且,基地還計劃推出一個專門用于面向大眾的旅游景點,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,這個旅游景點將會搬到火星上,成為真正的火星旅游景點,到時候咱們去當地特色游的飯桌上安排起“火星菜”指日可待了! 

                    本文來自:中國數字科技館
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