莪們哋姃蒤是星辰大(zhong)海(cai)_風聞

　　5月15日，我國自主研發的天問一號探測器成功着陸於火星烏托邦平原，火星首次迎來了中國的拜訪。

　　人類為什麼要探索火星？

　　每個人對這個問題可能都有不同的答案，民以食為天，對於某些吃貨來説，答案也許是—— 

　　還記得當時新聞説月壤不能種菜，急壞了多少朋友。

　　別説吃貨只知道吃，實現在火星或者地球外其他地方種菜是有重要意義的。

　　宇航員在空間站工作和其他長期的太空任務中，食物的供應是必要但又極其昂貴的。美國國家航空航天局（NASA）的研究表明，一位在國際空間站的宇航員平均每天就需要消耗1.8kg的食物。

　　要知道，由長征五號遙四運載火箭搭載的火星車 “祝融號” 就歷經了近6個月的時間才到達火星，若是要把人類送到火星上，每個人在路上就得消耗300多公斤的食物。如果是一支四個人的隊伍要執行為期三年的火星探索任務，總共的食物消耗量將高達8噸。

　　想要在出發時就帶齊所需的食物顯然不切實際，而食物的再補給更是極其昂貴且風險很高。因此最值得考慮的選項當然是：

　　在火星上種菜！

　　當然，在火星種菜的好處不只是為了給我們提供新鮮食物。要想有朝一日能將人類送上火星，甚至在火星上創造出文明，就必須在火星上創造出可資源循環的生態系統。而植物作為生態系統中的生產者，自然是必不可少的一環。

　　不過在火星上種菜到底有多困難呢？

　　太陽系八大行星位置 來源：wiki

　　火星（Mars）作為離太陽第四近的行星，很早以前就被中西方的天文學家觀測到了。因為火星地表處廣泛分佈着氧化鐵，在視覺上呈現為橘紅色，在肉眼可見的天體中獨具一格。我們古人觀察它時就發現其熒熒如火，位置、亮度也飄忽不定，故命名為熒惑。在歐洲，火星被命名為瑪爾斯，在羅馬神話中是戰神的意思。

　　火星的真實色彩影像，2007年2月羅塞塔號拍攝

　　火星與太陽的距離略大於地球，因此它的日射量相對較少，地表平均温度實際觀測值約為零下33℃。但相對於距太陽更近的金星（Venus），其表面的平均温度高達462℃，火星上的温度已經算相當温和了。

　　八大行星地表温度 來源：wiki

　　火星基本上是個沙漠行星，地表上遍佈沙丘、礫石，沒有穩定的液態水體。但是相對於主要由氫、氦組成的沒有明確界定的固體表面木星（Jupiter）來説，火星算比較理想的適合着陸的行星了。

　　古瑟夫撞擊坑充滿沙石的地表 來源：wiki

　　火星大氣層相對於地球稀薄很多，平均地表氣壓只有約600Pa，大概是地球表面氣壓的0.6%。大氣成分主要為二氧化碳，佔了95%，其餘有3%的氮氣，1.6%氬氣，很少的氧氣、水汽等。但是相對於有着較濃厚大氣層（大氣壓力約地球的92倍）的金星來説，火星更適合製造人工基地。

　　除了這些基本條件，影響農業最重要的因素便是

　　水

　　好消息是火星上有足夠的水供我們種菜。

　　2013年，NASA報導好奇號火星探測器發現火星土壤含有豐富水分，大約佔其重量的1.5~3%，顯示火星有足夠的水資源供給未來移民使用。2018年，意大利科學家在火星上首度發現一個地下液態水湖。該研究稱，“火星地下及電離層高級探測雷達”在火星南極冰層下1.5千米處發現一個大型液態水湖，裏面含有鹽。湖的直徑約為20千米，温度至少為零下10度。

　　北極初夏的冰蓋（1999年）

　　地球植物還需要吸收光照來獲得能量。由於火星日照強度小，且沙塵暴活動頻繁，穩定的太陽光很難得到，只能通過太陽能、核能、化學燃料等方式生產人造光源。

　　火星土壤是由岩石受風化後產生的碎屑物質，含有植物生長所需的大量和微量元素，也有一些高氯酸鹽、過氧化物，而且目前並沒有證據表明含有機物質混在其中。

　　來源：youtube

　　因此火星土壤並不適合直接種菜，但是可以對其改良，處理有毒的高氯酸鹽等物質，再添加一些有機物質使土壤肥沃，從而滿足種菜的需求。火星大氣層中含量豐富的二氧化碳，這也是植物的天然肥料。

　　光説不練假把式，科學家們也模擬了火星土壤的成分，對植物進行了種植。

　　火星模擬土壤 來源：youtube

　　為了使火星土壤適合植物生長，研究人員會在其中添加有機物質，並且使其蓬鬆，讓水能通過土壤被植物的根系所吸收。有機物質的一個來源可以是被殺滅了病原體之後的人類糞便，一旦開始種植，我們便可以繼續用剩下的植物和食物進行堆肥。

　　來源：電影《火星救援》

　　有毒的高氯酸鹽可以通過流動的水將其沖走，或者還可以在土中引入以高氯酸鹽為食的細菌，作為副產品，高氯酸鹽降解菌還會釋放出氧氣。

　　高氯酸鹽降解途徑 來源：baidu

　　高氯酸鹽降解菌JD15和JD22的SEM圖 

　　來源：baidu

　　科學家們使用火星模擬土壤、月球模擬土壤和地球土壤種植豌豆，發現火星土壤的產量僅次於地球土壤，而月球土壤的產量卻是地球土壤的一半。

　　來源：youtube

　　除了土培方法，科學家們還發展出了許多無土栽培的方法，比如説水培。通過將植物的根系直接浸潤於營養液中，給植物提供充足的水分和養分。水培相比土培，培育過程可調節性更強，品質也更好。

　　水培蔬菜 來源：baidu

　　為了實現在火星種菜的目標，人類其實已經做了很多的嘗試。

　　由火星協會 (Mars Society) 開展並實施的火星模擬研究站計劃(MARS)模擬了未來可能的火星居住環境。已建立的站點包括位於加拿大北部德文島(Devon Island)上的Flashline火星北極研究站(FMARS)和位於美國猶他州南部San Rafael高地的火星沙漠研究站(MDRS)。

　　Flashline火星北極研究站 來源：Wiki

　　以火星沙漠研究站(MDRS)為例，它由三部分組成：人類棲息地單元(The HAB)、温室種植單元(GreenHab)和一個火星觀測站(the Musk Mars Desert Observatory)。其中，GreenHab是一個用於種植作物和植物研究的温室，旨在模擬在火星上的温室種植可能會面臨的挑戰。在GreenHab內種植的植物主要是香草、綠色蔬菜、蘿蔔、西紅柿等其他蔬菜。

　　火星沙漠研究站(MDRS) 來源：Wiki

　　The GreenHab 來源：Wiki

　　筆者節選了一些GreenHab實驗人員的每日報告來讓大家感受一下種菜的樂趣：

　　來源：GreenHab

　　來源：GreenHab

　　除美國之外，還有其他國家也開展了相關實驗。比如在國際空間站上進行的拉達實驗和歐洲模塊化栽培系統測試。它們都是用於在太空中種植少量的新鮮食物的一些嘗試。

　　2019年我國發射的嫦娥四號的月球着陸器攜帶了月球微型生態圈——它嘗試構建可自我維持的人造環境，由一個小型的密封容器構成，裏面裝有植物種子，此外還有養料、空氣、水、酵母和果蠅卵。這也是人類歷史上第一次嘗試在月球 “種菜” 。它為科學家研究在月球上低重力、温差大和長光照條件下的生物生長和光合作用提供了條件。

　　微型生物圈實驗中棉花種子發芽 來源：新華社

　　通過上述科學研究，目前看來去火星種菜成功的可能性還是不低的。想象一下在火星種菜這種“田園牧歌”般的生活，大家是不是對去火星生活產生了一些期待呢？

　　參考資料：

　　[1] Space Farming  Wikipedia

　　[2] Flashline Mars Arctic Research Station   Wikipedia

　　[3] Mars Desert Research Station   Wikipedia

　　[4] 郭靜 高氯酸鹽降解菌的鑑定和特性研究

　　[5] GreenHab Webpage

　　[6] Did NASA Just Solve The Perchlorate Problem On Mars? YouTube