“太空農(nóng)場(chǎng)”:從月球土壤獲得營(yíng)養(yǎng)
據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)報(bào)道，科學(xué)家最新研究稱(chēng)，未來(lái)人類(lèi)登陸火星或者月球，可建造“太空農(nóng)場(chǎng)”，將培育的植物作為生物收割機(jī)提取外星球土壤中寶貴的礦物元素。目前，科學(xué)家希望繼美國(guó)宇航局“阿波羅號(hào)”系列飛船實(shí)現(xiàn)有人登陸月球之后新一輪的實(shí)驗(yàn)測(cè)試——月球上培育植物和研究月球土被。月球土被是由灰塵、土壤、分解巖石和其它礦物質(zhì)構(gòu)成的疏松結(jié)構(gòu)，位于固體基巖最外層。“阿波羅”時(shí)期研究顯示月球土被層采集的樣本并沒(méi)有毒性，也沒(méi)有威脅植物、動(dòng)物或者人類(lèi)生存的外星球污染物。但是限制使用珍貴的月球土被層意味著科學(xué)家無(wú)法更好地研究植物如何在土被層中生長(zhǎng)。
美國(guó)佛羅里達(dá)州立大學(xué)遺傳學(xué)家羅伯特-費(fèi)爾(Robert Ferl)說(shuō)：“盡管我們對(duì)阿波羅時(shí)期的科學(xué)革新完全稱(chēng)贊，但是將植物種子種在月球土被層是否能夠發(fā)育生長(zhǎng)的問(wèn)題仍未解答。”
費(fèi)爾和佛羅里達(dá)州立大學(xué)另一位遺傳學(xué)家安娜-利薩-保爾(Anna-Lisa Paul)希望能夠恢復(fù)阿波羅時(shí)期未完成的月球?qū)嶒?yàn)，目前借助過(guò)去幾十年里研制的新型工具可以更好地研究月球分子生物學(xué)和遺傳學(xué)，分析植物基于月球土被層所出現(xiàn)的基因分子等級(jí)反應(yīng)。
最新研究潛在地顯示植物如何提取月球土被層中的一些營(yíng)養(yǎng)元素，這將實(shí)現(xiàn)月球農(nóng)業(yè)夢(mèng)想——轉(zhuǎn)換植物成為“行星收割機(jī)”，并最終有利于人類(lèi)在外星球表面上生存。保爾解釋稱(chēng)，這不僅僅是使用月球和火星土被層生長(zhǎng)植物，這些植物將成為‘收割機(jī)’，從外星球土壤中提取人類(lèi)無(wú)法獲取的寶貴營(yíng)養(yǎng)元素。目前，這項(xiàng)研究發(fā)表在近期出版的《天體生物學(xué)雜志》上。
安全第一 ——月球土壤經(jīng)檢測(cè)“無(wú)毒”
在首次人類(lèi)登陸月球的月球勘測(cè)任務(wù)中，美國(guó)宇航局在約翰遜太空中心建造月球恢復(fù)實(shí)驗(yàn)室(LRL)，十分謹(jǐn)慎地對(duì)采集的月球樣本進(jìn)行檢測(cè)。月球恢復(fù)實(shí)驗(yàn)室的建造目的是確保沒(méi)有危險(xiǎn)的污染物或者未知外星生命形式由宇宙飛船攜帶進(jìn)入并威脅地球生物圈，當(dāng)時(shí)研究人員還使用月球土被樣本進(jìn)行了生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。
隨著前期研究顯示植物接觸月球土壤樣本后不會(huì)凋謝和死亡，所有的月球污染威脅性便很快消除。阿波羅11號(hào)和12號(hào)采集的月球土壤樣本涂抹在35種植物的葉片和根部，這些植物仍處于健康生長(zhǎng)狀態(tài)。按照類(lèi)似的方法，動(dòng)物在接觸月球土壤樣本后也未出現(xiàn)任何疾病反應(yīng)。
事實(shí)上，一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)發(fā)芽幼苗和植物培基似乎受益于月球土壤樣本中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，月球灰塵和土被層包含著某些有益于植物生長(zhǎng)的元素，比如：鐵、鎂和錳，甚至包含地球缺乏的必要營(yíng)養(yǎng)元素，比如：氮、磷、硫和鉀。
這潛在地表明使用植物可從月球上“收割”營(yíng)養(yǎng)元素和礦物質(zhì)，并暗示著月球農(nóng)場(chǎng)除供給宇航員生存之外，還可實(shí)現(xiàn)更廣泛的生命供給。費(fèi)爾說(shuō)：“按照幾年前一項(xiàng)令人感興趣的月球農(nóng)場(chǎng)模式，植物可生活在月球表面的低壓艙中，宇航員或者人類(lèi)月球移民身穿太空壓力服收割這些植物。”
月球土壤種植植物
葉片與月球土壤樣本接觸后，植物仍能幸存下來(lái)，但研究人員稱(chēng)，在最后一次月球土壤實(shí)驗(yàn)之后30年，將存在許多的不確定性因素。例如：阿波羅時(shí)代土壤實(shí)驗(yàn)并未檢測(cè)月球土壤如何影響細(xì)菌或者真菌等正常輔助收獲營(yíng)養(yǎng)元素的微生物。甚至人類(lèi)宇航員身體上的微生的也可能影響植物根部的根圈土壤。
保爾說(shuō)：“通過(guò)在植物根部寄宿大量有機(jī)物，可以分解和傳送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。伴隨著植物的生長(zhǎng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)月球土被層中營(yíng)養(yǎng)分子的提取和收割。”研究人員稱(chēng)，最新實(shí)驗(yàn)并不需要重返月球，現(xiàn)已對(duì)美國(guó)宇航局采集的數(shù)百克月球土壤樣本中提取幾克用于培育植物。保爾指出，僅使用1克月球土壤添加在土壤中種植擬南芥、卷心菜和小蘿卜。
未來(lái)在月球和火星建立“太空農(nóng)場(chǎng)”至關(guān)重要
只要人類(lèi)在月球建立基地，像這樣的植物實(shí)驗(yàn)也可在月球表面上進(jìn)行。這些實(shí)驗(yàn)不僅能回答關(guān)于基礎(chǔ)植物生態(tài)學(xué)問(wèn)題，也可獲得地球之外種子發(fā)育生態(tài)學(xué)的相關(guān)知識(shí)。費(fèi)爾說(shuō)：“我們的一個(gè)目標(biāo)是利用植物為生命存在提供供給，并發(fā)現(xiàn)外星球培育植物的最佳利用方案。其他的問(wèn)題是地球生命的限制，以及月球表面對(duì)于地球生態(tài)棲息性的適應(yīng)性。”
這項(xiàng)研究還將揭開(kāi)火星土被層種植植物所面臨的難題，盡管當(dāng)前地球上沒(méi)有火星土壤樣本，但一些地球研究已增加某些化學(xué)元素模擬火星土被層，并開(kāi)始種植植物。
保爾說(shuō)：“抵達(dá)火星是非常困難的，這是由于攜帶宇航員的所有生存物資實(shí)現(xiàn)整個(gè)火星往返之旅變得很困難。因此，如果實(shí)現(xiàn)在火星表面種植可食用、供給生命的植物則是至關(guān)重要的！”
更多的地球?qū)嶒?yàn)將幫助工程師和科學(xué)家更好地設(shè)計(jì)未來(lái)太空軌道農(nóng)場(chǎng)或者地外農(nóng)場(chǎng)。意大利工程學(xué)顧問(wèn)克勞迪奧-費(fèi)納托(Claudio Finetto)說(shuō)：“在地球上模擬測(cè)試外星球環(huán)境非常重要，可用于建造至關(guān)重要的太空農(nóng)場(chǎng)模型。”他和同事計(jì)算地球上20%食物再供給的生物恢復(fù)性生命供給系統(tǒng)，將供給18人構(gòu)成的月球基地5年以上的食物。
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