嫦娥五號從月球帶回的約1731克月球樣品日前已在中科院國家天文臺月球樣品實(shí)驗(yàn)室“安家落戶”。1月13日，中科院院士、探月工程重大專項(xiàng)領(lǐng)導(dǎo)小組高級顧問歐陽自遠(yuǎn)對外透露，嫦娥五號月球樣品將開展月表撞擊事件等諸多研究，再次引發(fā)網(wǎng)友對月壤能否種菜的討論。

有網(wǎng)友調(diào)侃道“種菜是中國人自古以來的執(zhí)念”。那么，月壤到底能不能種菜?沙漠、極地、高原、海島等惡劣環(huán)境的種菜經(jīng)驗(yàn)是否適用于月壤?未來人類能否在地外天體完成種菜的愿望?記者采訪專家解答上述問題。

資料圖：2020年12月19日，重約1731克的嫦娥五號任務(wù)月球樣品正式交接。圖為17日晚拍攝的等待檢查的嫦娥五號返回器。中新社記者 侯宇 攝

月壤不適合植物直接生長

此次嫦娥五號帶回的月球樣品包含月壤和月巖。盡管已經(jīng)在中科院國家天文臺“安家”多時(shí)，但月壤的解封過程需要非常謹(jǐn)慎，目前中國人自采的月壤仍未露真容。中科院國家天文臺研究員鄭永春等人在早年發(fā)表的學(xué)術(shù)論文中指出，月壤是分布于月球表面的一層厚達(dá)幾至十幾米的土狀混合物，主要由巖石碎屑、礦物碎屑、玻璃質(zhì)顆粒和粘合集塊巖等物質(zhì)組成。月壤的分選性普遍較差，粒度與淤沙相似，但分布范圍很寬。

作為地球的近鄰，月球自古以來便是人們的關(guān)注焦點(diǎn)。這顆與地球相伴已久的地外天體，其表面積約3800萬平方千米，約等于4個(gè)中國陸地版圖。由于質(zhì)量較小，無法把空氣“抓在周圍”，因此月球表面是超高真空環(huán)境。月面不刮風(fēng)、不下雨，空中沒有云層，沒有天氣變化，晝夜溫差高達(dá)300℃左右。

如此惡劣的環(huán)境，那月壤能否種菜?北京市農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究所所長燕繼曄告訴中新社記者，光照、水、溫度、空氣、土壤和養(yǎng)分是植物生長所需的六大要素。月球表面的環(huán)境極為惡劣，高宇宙輻射、高真空還有極端溫度，與此同時(shí)月壤缺少一些植物所需的微量元素，還極度缺水干燥，是不能直接種菜的。

資料圖：圖為從嫦娥五號返回器中取出的裝有月球樣品的容器。中新社記者 侯宇 攝

《火星救援》式土壤改造適用于月壤

在電影《火星救援》中，演員馬特·達(dá)蒙飾演的宇航員馬克·沃特尼在滯留火星、等待救援期間，通過自制肥料改造火星土壤，成功種植出土豆獲得食物供給。這一電影情節(jié)令人印象深刻。既然月壤不適合植物直接生長，那網(wǎng)友熱議的“月球種菜”夢想是否就此落空?那倒未必。

“電影《火星救援》的土壤改造方法也適用于月球。”西北農(nóng)林科技大學(xué)教授張顯表示，月球土壤是由月巖風(fēng)化而來，其成分和地球土壤的區(qū)別在于缺乏有機(jī)質(zhì)、水和空氣，并且多了氦-3。理論上講，只要提供植物生長所需的有機(jī)物、水、氧氣和陽光等，就可以種植出土豆等作物。目前月壤要實(shí)現(xiàn)種菜，就得經(jīng)過改良，需要添加人畜糞便或動植物腐爛后的有機(jī)物等有機(jī)質(zhì)和適量水，這樣一來基本就可以種植出蔬菜。

他進(jìn)一步解釋道，水的獲得可以參考電影《火星救援》的做法，用氫氣和氧氣反應(yīng)來提供。月球環(huán)形山上有很多水冰，理論上收集這些水冰就能產(chǎn)生水。另外，月球表面由于晝夜溫差太大，缺乏空氣，植物無法生存，只有在月球建造人工氣候室，才能實(shí)現(xiàn)作物種植。

資料圖：圖為從嫦娥五號返回器中取出的裝有月球樣品的容器。中新社記者 侯宇 攝

沙漠、海島種菜可作參考

由于太空環(huán)境較為惡劣，目前在月球、火星種菜仍是夢想;但科學(xué)家們曾改造過沙漠、海島，在這些自然環(huán)境惡劣的地區(qū)實(shí)現(xiàn)作物種植。有網(wǎng)友戲稱中國人祖?zhèn)?ldquo;種菜天賦”，種菜的技能已經(jīng)從沙漠戈壁、雪域高原蔓延至祖國海疆的鹽堿地。

重慶交通大學(xué)的“沙漠土壤化”科研團(tuán)隊(duì)多年來在內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善盟烏蘭布和沙漠進(jìn)行沙漠改造和持續(xù)種植試驗(yàn)，“點(diǎn)沙成土”，種植出來的蔬菜水果早已對外銷售。去年，中國海軍西沙某水警區(qū)聯(lián)合地方某高校“沙變土”科研團(tuán)隊(duì)，在三沙市永興島白沙灘開展島礁海灘種植技術(shù)攻關(guān)，成功種活了小白菜、上海青、娃娃菜、茼蒿、生菜等7種蔬菜。

月壤種菜和沙漠、海島等惡劣地球環(huán)境種菜有何異同?張顯表示，沙漠種樹、海灘種菜、鹽堿地種稻，這些都是中國人創(chuàng)造的“奇跡”。沙漠解決肥和水的問題就能種植各種農(nóng)作物。海島缺乏淡水，集雨水就能有淡水，再補(bǔ)充植物所需的營養(yǎng)物質(zhì)，就可實(shí)現(xiàn)種植。月球土壤的改造也有“異曲同工之妙”。

“用月壤種菜，就必須對其組分進(jìn)行調(diào)整和改良，以增加其土壤有機(jī)質(zhì)、水分和必要的礦物質(zhì)鹽類，而且還需要增加必要的氮、磷、鉀等肥料以及一些必要的微生物，而這些既是月壤中所缺乏的、又是植物生長所必須的物質(zhì)。”燕繼曄稱，在海島、沙漠、南極等地球土壤環(huán)境特別惡劣的地方種植蔬菜，可為人類探索月球、火星應(yīng)用無土栽培提供許多借鑒，包括大環(huán)境控制、水分/養(yǎng)分供給、光環(huán)境控制以及植物品種選育等。

資料圖：嫦娥五號探測器在月球表面自動采樣。國家航天局供圖

未來地外天體種菜或不是夢

事實(shí)上，人類也在為地外天體的移民和生存做準(zhǔn)備。建立月球、火星基地并實(shí)施其資源的開發(fā)應(yīng)用具有重大而深遠(yuǎn)的意義。未來，人類如果要長期在太空生活，也需要在太空中培養(yǎng)良好的農(nóng)作物和蔬菜。

燕繼曄表示，在空間條件下，植物的向光生長、種子萌發(fā)、幼苗生長、成年植株的生長發(fā)育以及體內(nèi)代謝過程都有可能會受到影響。人類想要在月球或火星上長期駐留，可以建立可自主封閉循環(huán)的受控生態(tài)生保系統(tǒng)(CELSS)，實(shí)現(xiàn)食物、氧氣和水等基本生保物資的持續(xù)再生與供應(yīng)。

可自主封閉循環(huán)的受控生態(tài)生保系統(tǒng)為人類實(shí)現(xiàn)在別的星球種菜提供了可能，目前中國已在相關(guān)領(lǐng)域取得長足進(jìn)展。中國首個(gè)、世界第三個(gè)生物再生生命保障系統(tǒng)地基綜合實(shí)驗(yàn)裝置“月宮一號”在2013年建成。2018年5月，在“月宮一號”內(nèi)進(jìn)行的“月宮365”實(shí)驗(yàn)獲得圓滿成功，實(shí)驗(yàn)建成了世界首個(gè)長期穩(wěn)定循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)的“人-動物-植物-微生物”四生物鏈環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)氧氣和水100%、食物80%的循環(huán)再生，為未來人類在地外星球長期生存提供保障。志愿者出艙時(shí)，也帶出一些在“月宮一號”內(nèi)種植的蔬菜水果。植物艙內(nèi)一共種植了35種植物，包括小麥、西紅柿、草莓等。在長達(dá)370天的實(shí)驗(yàn)中，這些果蔬是他們的主要食物來源。

值得一提的是，2019年1月，隨嫦娥四號登陸月球背面的生物科普試驗(yàn)載荷內(nèi)生長出植物嫩芽。這是人類在月球上種植出的第一株植物嫩芽，實(shí)現(xiàn)了人類首次月面生物生長培育實(shí)驗(yàn)。不過這株植物嫩芽并非直接在月壤上生長，而是在一個(gè)高度密封的抗壓容器中完成試驗(yàn)。對于未來能否實(shí)現(xiàn)月球種菜，張顯滿是期待：“隨著科技發(fā)展，人類在別的星球種菜或其他植物種類也許將不是夢想，這或許會逐漸變成現(xiàn)實(shí)。”

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