宇航员在太空的未解之谜（因为这种秘密成分）

文/Arianna Johnson

分别用淡水（左）、未过滤的水（中）和过滤过的生物盐化水（右）浇灌的萝卜植株在用紫花苜蓿植物处理过的玄武岩模拟土壤中的生长情况。 图片来源：COURTESY OF POOJA KASIVISWANATHAN AND IOWA STATE UNIVERSITY

在电影《火星救援》（The Martian）中，马特·达蒙饰演的被困宇航员之所以能活下来，是因为他用一种有点恶心的物质在火星上种植了土豆，而那种物质就是他同伴留下的排泄物。但据周三发表在《PLOS One》杂志上的一篇经过同行评议的研究显示，现实生活中的火星宇航员可能可以用另一种更宜人的物质——紫花苜蓿的帮助来种植食物。

这项实验源自19岁的Pooja Kasiviswanathan的一个主意，虽然当她最开始研究如何在火星上开发食物系统时，自己还只是一名高二学生。此后，她花了三年时间进行研究，并在高中最后一年完成了这项研究。如今，她是爱荷华州立大学（ISU）微生物学三年级的学生，并且还在以其他方式探索这个领域。

在ISU科学家Vijayapalani Paramasivan博士的资助下，这项研究探索了萝卜是如何在模拟的火星土壤中生长的。与普通的花园土壤相比，这种模拟土壤采自火山，被称为玄武岩风化层土壤。不出所料，花园土壤是种植食物的更好选择，因为它比“火星”土壤有更多的营养物质和其他特性。尽管当用淡水浇灌时，模拟火星土壤中的萝卜种子发芽率比花园土壤中的种子高7%，但与花园土壤相比，模拟土壤中种植的萝卜生长迟缓，健康状况也较差。

这些结果意味着未来的宇航员将需要使用某种肥料才能在火星上耕作。Pooja Kasiviswanathan介绍称，长期以来，苜蓿在地球上一直被用作生物肥料，所以他们在“火星”土壤中种植了芜菁、萝卜和生菜，还种植了苜蓿，并用淡水灌溉。与未经处理的模拟土壤相比，前三种植物在种植了紫花苜蓿后的土壤中均呈现了指数级的增长：芜菁的生物质量增长了190%，萝卜增长了311%，生菜叶片增长了79%。

“这个项目背后的主要想法是通过整合两种模拟的火星条件，分析这些条件对植物生长的影响，并为植物的可持续生长提供处理方法。” Pooja Kasiviswanathan告诉《福布斯》。

接下来，他们在同样的土壤中继续对这些植物开展了试验，但这次使用的是生物脱盐盐水，即用一种细菌去除了水中盐分和其他矿物质的水。这是一个重要的步骤，因为盐和矿物质会阻碍植物的生长。在第一次尝试中，萝卜的生长情况不太好，所以研究人员用火山岩过滤掉了水中的细菌，而用过滤水浇灌的芜菁和萝卜分别增加了278%的干重和1047%的鲜重。

在这项研究当中，一个值得注意的情况是，模拟的火星土壤不包括任何高氯酸盐，但这种盐存在于真正的火星土壤当中。Pooja Kasiviswanathan承认，“高氯酸盐确实会阻碍农作物的生长。”

“当你最初在没有任何营养供应的土壤中种植植物时，它们可能不会长得那么好，因为缺乏某些可用的营养物质。高氯酸盐一开始可能对植物生长有害。”

这次试验也不是科学家第一次用模拟火星土壤来尝试种植粮食。2019年发表的一篇论文就描述了10种不同的植物（藜麦、萝卜、水芹、韭菜、西红柿、黑麦、豌豆、菠菜、香葱和芝麻菜）在模拟火星和月球土壤中的生长情况。那篇论文发现，除了一种蔬菜，其他蔬菜都出现显著的增长情况。

2017年，国际马铃薯中心（The International Potato Center）与美国宇航局艾姆斯研究中心（Ames Research Center）合作进行了一项研究，在一颗小卫星上测试了土豆是否可以在模拟的类似火星的条件下生长。这项实验取得了成功，并得出结论说，未来涉及在火星上种植土豆的任何任务都需要准备结构松散的土壤，并添加营养物质。

不过，并非所有的太空研究人员都认为，在火星土壤上种植农作物是一项卓有成效的努力。科罗拉多矿业学院地质与地质工程/空间资源助理教授Kevin Cannon表示，ISU的研究可能已经落伍了。

“当我们向太空扩张时，我们肯定会带上植物，这篇论文开发了一些创造性的方法来改进作为生长介质的火星上的岩浆风化层。然而在地球上，我们已经开始摆脱通过在土壤中种植食物的模式。在太空中制造食物将主要涉及化学工程和细胞农业，而植物可能更多的是起到审美和心理作用。”

然而，这并没有让Pooja Kasiviswanathan退缩，她说自己打算继续测试这个项目所能实现的各种可能性。在未来，她希望测试不同的模拟条件以及新的作物，如豆类和谷物。

“在这个项目中，我们能够在两种模拟的火星条件下可持续地种植作物植物。我们是第一个设计出这种策略的人。我们决定最好一步一步来，每次分析一种火星条件对植物生长的影响。”

本文作者为福布斯撰稿人，文章内容仅代表作者本人观点。