月壤种菜

人类“月球殖民”的第一步？

月球是距离地球最近的天体，同时也是迄今为止人类所到达过的最远天体。从上世纪60年代中期到现在，人类已经向月球发射了100多枚探测器，而且前苏联、美国和中国先后成功从月球上采集到土壤样本并带回地球，通过相应的观测、检测和分析，人们对月球的地形地貌、土壤结构和组成、月球表面太阳风等情况有了越来越深入的认知，这对于准确和深入掌握月球甚至太阳系的形成和演化，都起到了重要作用。



月球种植植物的重要意义

距离人类上次登月，时间已经过去了足足50多年，近年来，随着科学技术的发展和深空探测的需要，对月球开展新一轮探测已经成为世界航天领域的“头等大事”。我国嫦娥系列探测器的成功发射和运行，开启了这轮探测的热潮。

在2030年前的这几年时间里，美国将要着力实施“阿尔忒弥斯”登月，准备将世界上第一名女性送上月球。我国还会继续实施嫦娥探月计划，为将来建造月球永久性基地打下坚实基础。日本、印度、欧空局等也将会有一系列的大动作，希望在月球探测上有所作为。相信在接下来的数年时间里，月球上的探测器以及人类的活动，将会使这颗荒凉的星球上格外“热闹”。



那么，如果想要在月球上长期驻留，必须要有适应月球环境的各种配套措施作为支撑，比如能够抵挡月球恶劣环境的建筑物、能够有自给自足的液态水和氧气、能够支撑绿色植物生长的环境等等。拿种植植物来说，如果在月球上可以安全、有效地提供支撑植物生长的环境，那么不但可以为航天员或者未来的移居人类提供食物来源，同时还能够实现净化空气、去除人类呼出的二氧化碳以及生产清洁水等目的。



我国开展的月球种植与美国截然不同

所以，开展月球植物种植，对于未来深空探测具有举足轻重的地位。进入新世纪以后，随着近地轨道一些太空实验的开展以及大型观测设施（国际空间站和天宫空间站）的相继建成，在太空种植植物已经成为必备的科研课题之一，比如国际空间站种植了小麦、大豆、花生、油莎豆、玉米5种粮食作物以及胡萝卜、黄瓜、生菜等15种蔬菜，有些还被航天员在空间站上直接食用。

我国在实施嫦娥四号月球探测时，也开展了相应的太空种植试验，这次试验开创了人类第一次在月球上种植绿色植物的先河，选择的植物的种类为棉花、油菜、土豆、拟南芥，同时在密闭的试验“箱”内还放置了酵母菌、果蝇，形成了一个微型的生态系统。



通过一段时间的观察，这些绿色植物的种子，经受住了强温差、强辐射、高真空等恶劣环境的考验，实验设备里面的植物不但发了芽，而且长势良好。我国开展的这项实验，是人类历史上第一次在月球上种出第一片绿叶，对于今后人类建立永久性月球基地提供了有益的经验。



不过，我国当时所做的实验，也有不完善的地方，那就是没有选择用月球土壤来进行种植，而是通过营造一个完全封闭的系统，在系统内完全模拟地球表面的环境，然后将这个系统放置到月球上，进而观察这个系统以及系统内的各种生物的变化和适应情况。

近期，美国科学家在地球上做了个实验，直接选用上世纪60年代末、70年代初从月球上带回来的月壤进行植物培育，选择的土壤包括三个批次，分别是阿波罗 11 号、12 号和 17 号期间带回的月球土壤样本。当然，美国的这个实验也有不足之处，那就是没有让受试的植物经受月球恶劣环境的考验，只是尝试月球土壤到底能不能支撑绿色植物的生长发育。



美国此次实验的结论

在实验中，研究人员一共设置了四个比对组，除了三次带回的月壤之外，还增加了一个对照组，即实验室制造的火山灰。在这四份土壤样本中均种植了拟南芥这种植物，通过对比监测，研究人员发现，火山灰中生长的植物，要比月球土壤中的任何植物生长得更快、更大。



在三份依托月壤种植的植物中，阿波罗11号样本表现最差，生长最慢；处于中间的为阿波罗17号；长势最好的是阿波罗12号。

而通过植物基因组变化的深入检测，研究人员发现，种植在阿波罗11号月壤样本的拟南芥，发生了465组基因的明显变化，而种植在阿波罗17号和12号月壤的植物中，发生变化的基因组数量仅有265个和113个，这些基因的变化与经受月壤成分的“压力”这种不利因素有关，直接对应着对盐类、金属以及氧化等的应激反应。



这项研究的结果是，如果绿色植物在满足比较充裕的水分、阳光以及氧气、二氧化碳供应的基础上，即使是在月壤中也是可能生长发育的，只不过受到月壤中“刺激”性的成分影响，生长发育要迟缓的多。而且月壤中“刺激性”物质越多，那么植物生长所受到的抑制程度就越大，这说明，来自月球较年轻部分的土壤，可能更有效地种植健康植物。



但是，科学家们看到，美国在地球实验室开展的这项实验，并不能完全代替月球表面的真实情况，假如将这些植物，像中国那样直接拿到月球的环境中进行“保护性”的种植，结果肯定还不一样，特别是暴露于宇宙射线和太阳风的环境中，月球土壤中的这些培育植物，生长情况应该会更加糟糕。

因此，对于月球土壤能否支撑生命系统的构建，还需要更加深入的研究，后续美国、中国等航天大国开展的升级版登月计划中，很有可能将这一实验继续深化，直接拿到月球上去做，而且侧重点会在以往月壤的营养成分基础上，向如果提高月壤种植食物的营养价值和质量上转变。