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火星模擬土壤喜獲大豐收,真實環境帶來未知風險

2019-11-05 14:25:23 來源:科技日報

在電影《火星救援》中,我們看到,一個人在火星上,為了生存而不斷的嘗試種土豆。而在現實生活中,有這么一群人,為了能夠真正地在火星或月球上種菜而埋頭研究。

近日,來自荷蘭瓦赫寧根大學(Wageningen University)的威格·沃姆林克及其團隊,在模擬火星和月球的土壤中成功地種植出了農作物。他們發現,未來不僅可以在火星和月球上種植作物養活火星定居者,還可以從這些作物中獲得有活力的種子,這就意味著長期種植的可能性。

哪些作物適合在火星上種植?在火星上種菜又將面臨哪些問題呢?

模擬土壤喜獲大豐收

據報道,威格及其團隊種植了10種不同的農作物,包括西洋菜、芝麻菜、番茄、蘿卜、黑麥、藜麥、菠菜、韭菜、豌豆和韭菜。研究人員模擬了月球和火星的風化層,并將來自地球的盆栽土壤作為對照組。

結果顯示,10種作物中有9種都長得很好,只有菠菜并不“合群”;模擬火星土壤的生物量最高,與月球的模擬數據有顯著差距。研究人員還對蘿卜、黑麥、西洋菜這3個品種的種子進行了發芽試驗。

在對“鳳凰號”火星探測器采集的火星土壤進行分析后,科學家們發現,火星土壤對某些適合在弱堿性條件下生長的蔬菜來說是理想場所。火星土壤樣本的酸堿度值在8—9之間,這種類型的土壤很適合種植蘆筍和諸如綠豆一類的蔬菜,因為這些蔬菜不適合在酸性土壤中生長。

2013年研制出的“月宮一號”是我國第一個生物再生生命保障地基有人綜合密閉實驗系統,其中有兩個植物艙用來培養作物,為乘員提供所要的植物性食物。

“月宮365實驗”首批入艙志愿者劉慧博士告訴科技日報記者,在選擇農作物時,會考慮人員所需飲食營養結構和特殊功能性需求、作物的生產效率以及栽培工藝是否繁瑣等因素,“依照生物再生生命保障系統作物篩選標準,先選大的物種,再選細分品種。一般會選擇那些占用空間小、生長周期短、生產效率高、栽培方便、抗逆性強的作物。”

據劉慧介紹,植物艙Ⅰ主要種植糧食作物小麥和部分蔬菜作物,包括土豆、胡蘿卜、蔥等。植物艙Ⅱ主要種植糧食作物大豆、油莎豆和蔬菜、水果等。蔬菜作物包括黃瓜、西紅柿、辣椒、茄子和各類葉菜,以及一種漿果類作物草莓。兩個植物艙一共種植了35種作物,其中蔬菜就有29種。

真實環境帶來未知風險

雖然模擬的土壤已經盡可能地接近于真實的土壤,但實際上威格及其團隊的實驗是在溫度、濕度、氣壓、光照等條件相對穩定的溫室中進行的。對此,威格解釋道:“這是因為,我們預計火星和月球的首批作物生長將在地下進行,以保護植物免受包括宇宙輻射在內的不利環境的影響。”

劉慧也表示,“土壤環境的確很重要,但作物生長還需要滿足溫度、光照、氣體、水和肥料等其他條件。因此,即使土壤條件滿足了作物生長的各項需求,如果光照、溫度等條件不合適,也不能保證作物順利培育。尤其是在地外環境中,還需要考慮太空輻射、重力變化等因素對作物的影響”。

此外,在火星土壤中培育的作物是否“安全”尚難保證。盡管威格及其團隊在實驗中收獲了不少人類熟悉的農作物,但沒有任何人食用過。威格說,火星土壤中含有包括鉛、砷和汞以及大量的鐵等重金屬,“如果植物生長利用了這些成分,這些重金屬可能會被果實吸收,從而使作物帶有毒性”。

因此,源于火星土壤的作物存在很多未知的風險。劉慧說:“火星土壤中含有什么?哪些物質會被作物吸收?如果火星土壤中存在能夠被作物富集的有害物質,如重金屬等,那么在利用這些火星土壤來培育作物之前是否可以進行預處理?處理效果和耗費成本如何?這些都是需要去解決的問題。”

劉慧表示,利用模擬火星土壤研究如何種菜,有助于我們進一步了解火星土壤環境,揭示其中植物栽培可利用的營養因素,找出可能存在的問題,為解決土壤改良、原位資源利用等難題打下了基礎。

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