最近，要說最熱的除了天氣，一定就是電影《獨(dú)行月球》了!沈騰扮演的獨(dú)孤月因?yàn)橐馔猓粋€(gè)人落在了月球。不料月盾計(jì)劃失敗，獨(dú)孤月成為了“宇宙最后的人類”，開始了他在月球上孤獨(dú)的生活……

如果月球能“自帶”資源為人類提供生存的基礎(chǔ)，那星際旅行的曙光或許不再遙遠(yuǎn)。近日，美國佛羅里達(dá)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)，在月球土壤中種植出了擬南芥植株，證明了植物可以在月球土壤中成功發(fā)芽和生長。科學(xué)家們很興奮：這或許是未來在月球或太空任務(wù)期間，種植植物和產(chǎn)生氧氣的第一步。

月球上真的能“種菜”!

月壤里種出了植物!雖然長勢不咋地……

據(jù)報(bào)道，美國科學(xué)家首次使用美國航空航天局 “阿波羅”登月計(jì)劃期間收集的月球土壤，成功地種植出了植物。這項(xiàng)研究5月12日發(fā)表在《通訊生物學(xué)》上。

此前，雖然科研人員多次實(shí)驗(yàn)了月壤種植，但還沒有植物真正長出來過。因此，這一次的新發(fā)現(xiàn)無疑是0到1的突破。美國佛羅里達(dá)大學(xué)食品和農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所的羅伯特·費(fèi)爾及其同事利用“阿波羅”11號(hào)、12號(hào)及17號(hào)宇航員帶回的月球土壤，種植了擬南芥。好消息是，所有的種子都發(fā)芽了。

不過，在擬南芥發(fā)芽一周后，這批月球土壤的粗糙性和一些其他的特性對這種小型開花植物造成了極大的壓力，其生長速度比在人造月球土中種植的植物幼苗生長要慢，且大多數(shù)都發(fā)育不良。

研究發(fā)現(xiàn)，月球土壤暴露在宇宙輻射和太陽風(fēng)中的時(shí)間越長，所種植植物的情況似乎就越糟糕。例如，“阿波羅11號(hào)”帶回的樣本由于提取于月球上的靜海，暴露在各種元素中的時(shí)間比其他區(qū)域長幾十億年，是最不利于植物生長的。因此，一種解決方案是提取月球上較新形成的土壤，比如熔巖地質(zhì)中形成的新土，也可以通過改善種植環(huán)境，比如改變土壤的營養(yǎng)混合物或調(diào)整人工照明。

研究人員表示，希望通過一系列實(shí)驗(yàn)，能夠讓下一代宇航員在月球上種植食物。威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校太空植物生物學(xué)家西蒙·吉爾羅伊說：“通過研究了解到，可以在月球土中種植植物已經(jīng)向前邁出了一大步。”吉爾羅伊還說，“研究的下一步或許將在月球表面進(jìn)行。”

為啥先種擬南芥，而不是水稻小麥?

航天員無論去哪里都需要食物，而且不能一直依靠地球補(bǔ)給。什么植物最適合在月球表面種植?這些都是讀者們好奇的新聞點(diǎn)。然而，這一次美國科研人員的最新研究成果，讓不少讀者在好奇之外又多了一層疑問：科研人員為啥拿擬南芥當(dāng)試驗(yàn)品來種植?這種讀起來都不算特別順口的植物到底是啥?

南京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院孫博教授告訴記者，擬南芥在植物世界里的“地位”，類似于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中的“小白鼠”，因?yàn)樯L周期短、基因組小的特點(diǎn)，成為了植物世界里“模式植物”的代表之一。“擬南芥是地球上最早被完全測序的植物，全世界的科學(xué)家對于擬南芥的研究相對比較深入一些。因此，通過擬南芥的培育，可以了解其他植物生長發(fā)育的特點(diǎn)。”孫博教授告訴記者，相對于模式植物擬南芥，小麥、水稻等地球上常見的糧食作物基因組會(huì)復(fù)雜一些，了解了擬南芥在月壤種生長的各項(xiàng)指標(biāo)，可以對水稻、小麥等作物的月壤培育有借鑒作用。

在地球上，擬南芥適合在北溫帶地區(qū)生長，如中國的華東、西北等地區(qū)，在江蘇的野外也有發(fā)現(xiàn)。同時(shí)，擬南芥對于生長的溫度、營養(yǎng)、光照都有一定的要求，得在十幾到二十幾攝氏度的生長環(huán)境中成長，太冷或者太熱都長不出，普通的“水培”方式長出來也不會(huì)很好，營養(yǎng)一定得充足。

對比地球上的生長條件不難看出，科學(xué)家利用月壤培育出的擬南芥，為啥“長得不咋滴”了。無水無氧氣，還特別冷的月球環(huán)境中，想要像在地球上一樣種出一棵擬南芥，科學(xué)家們要探索的內(nèi)容還有很多。目前，孫博教授的課題組正在進(jìn)行的研究內(nèi)容之一，便是植物的發(fā)育。通過對模式植物擬南芥，還有高粱等植物的研究，探尋植物在應(yīng)對不利條件時(shí)的耐逆能力。

如何實(shí)現(xiàn)月球生存

科學(xué)家也有新發(fā)現(xiàn)

當(dāng)然，科研工作者們對于月球表面氧氣的產(chǎn)生也在不斷探索中。

中科院院士、江蘇省納米技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、南京大學(xué)教授鄒志剛介紹，南京大學(xué)參與了中國空間技術(shù)研究院錢學(xué)森空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)室牽頭的項(xiàng)目，叫月球表面水資源的開采和光化學(xué)轉(zhuǎn)化，也就是把水分解成氫氣和氧氣。研究對象是嫦娥五號(hào)帶回的月壤樣本。通過機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，分析出月壤中大約有24種礦物成分，其中的鈦鐵礦、氧化鈦、羥基磷灰石，以及多種鐵基化合物等8種成分都有較好的光催化性能。

通過月壤中一些成分作為催化劑，在太陽光的作用下，水和二氧化碳可轉(zhuǎn)化為氧氣和甲烷等燃料。月球晚上的溫度為零下173攝氏度，二氧化碳在零下78.5攝氏度會(huì)變成干冰，所以在月球夜間可將二氧化碳從人類呼出的氣體中直接分離，再用月球表面開采的水資源分解出氫氣和氧氣，氧氣供人呼吸，二氧化碳再和氫氣放到一起，到了白天月球溫度高達(dá)127攝氏度時(shí)，可巧妙地實(shí)現(xiàn)原地二氧化碳加氫氣轉(zhuǎn)化成甲烷的過程。

要建月球基地和中繼站

目前，每次航天員“出差”，都需要從地球上攜帶大量“行李”。因此科學(xué)家衍生了“原位資源利用”的研究，即在地外天體利用“土著”資源，在火星利用火星的資源，在月球利用月球的資源，生產(chǎn)人類生活的能源、食物等等，實(shí)現(xiàn)地外生存。

中科院院士、江蘇省納米技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、南京大學(xué)教授鄒志剛表示，“原位資源利用”的研究能幫助人類構(gòu)建月球基地和月球中繼站，目前科學(xué)家們?nèi)〉玫难芯恳褞椭藗兙嚯x這個(gè)夢想“更進(jìn)一步”。鄒志剛認(rèn)為，在月球基地建設(shè)的同時(shí)，地外生存的基礎(chǔ)一定會(huì)成熟起來。這或許意味著，未來可以利用月球自身資源建設(shè)月球基地，支持深空探測、研究和旅行：“建設(shè)月球基地同步就要地外生存，我們的月球基地按照國家的路線圖大概在2040年到2045年要啟動(dòng)。我們希望通過月球、月球基地的建設(shè)，將月球作為我們的中轉(zhuǎn)基地，從月球上發(fā)探測器，再去到火星，那就非常方便了。”

關(guān)鍵詞： 月球上真的能種菜 人類首次成功用月壤種植植物 月球探測器 月球土壤