文/Arianna Johnson

分别用淡水（左）、未過濾的水（中）和過濾過的生物鹽化水（右）澆灌的蘿蔔植株在用紫花苜蓿植物處理過的玄武岩模拟土壤中的生長情況。 圖片來源：COURTESY OF POOJA KASIVISWANATHAN AND IOWA STATE UNIVERSITY

在電影《火星救援》（The Martian）中，馬特·達蒙飾演的被困宇航員之所以能活下來，是因為他用一種有點惡心的物質在火星上種植了土豆，而那種物質就是他同伴留下的排洩物。但據周三發表在《PLOS One》雜志上的一篇經過同行評議的研究顯示，現實生活中的火星宇航員可能可以用另一種更宜人的物質——紫花苜蓿的幫助來種植食物。

這項實驗源自19歲的Pooja Kasiviswanathan的一個主意，雖然當她最開始研究如何在火星上開發食物系統時，自己還隻是一名高二學生。此後，她花了三年時間進行研究，并在高中最後一年完成了這項研究。如今，她是愛荷華州立大學（ISU）微生物學三年級的學生，并且還在以其他方式探索這個領域。

在ISU科學家Vijayapalani Paramasivan博士的資助下，這項研究探索了蘿蔔是如何在模拟的火星土壤中生長的。與普通的花園土壤相比，這種模拟土壤采自火山，被稱為玄武岩風化層土壤。不出所料，花園土壤是種植食物的更好選擇，因為它比“火星”土壤有更多的營養物質和其他特性。盡管當用淡水澆灌時，模拟火星土壤中的蘿蔔種子發芽率比花園土壤中的種子高7%，但與花園土壤相比，模拟土壤中種植的蘿蔔生長遲緩，健康狀況也較差。

這些結果意味着未來的宇航員将需要使用某種肥料才能在火星上耕作。Pooja Kasiviswanathan介紹稱，長期以來，苜蓿在地球上一直被用作生物肥料，所以他們在“火星”土壤中種植了蕪菁、蘿蔔和生菜，還種植了苜蓿，并用淡水灌溉。與未經處理的模拟土壤相比，前三種植物在種植了紫花苜蓿後的土壤中均呈現了指數級的增長：蕪菁的生物質量增長了190%，蘿蔔增長了311%，生菜葉片增長了79%。

“這個項目背後的主要想法是通過整合兩種模拟的火星條件，分析這些條件對植物生長的影響，并為植物的可持續生長提供處理方法。” Pooja Kasiviswanathan告訴《福布斯》。

接下來，他們在同樣的土壤中繼續對這些植物開展了試驗，但這次使用的是生物脫鹽鹽水，即用一種細菌去除了水中鹽分和其他礦物質的水。這是一個重要的步驟，因為鹽和礦物質會阻礙植物的生長。在第一次嘗試中，蘿蔔的生長情況不太好，所以研究人員用火山岩過濾掉了水中的細菌，而用過濾水澆灌的蕪菁和蘿蔔分别增加了278%的幹重和1047%的鮮重。

在這項研究當中，一個值得注意的情況是，模拟的火星土壤不包括任何高氯酸鹽，但這種鹽存在于真正的火星土壤當中。Pooja Kasiviswanathan承認，“高氯酸鹽确實會阻礙農作物的生長。”

“當你最初在沒有任何營養供應的土壤中種植植物時，它們可能不會長得那麼好，因為缺乏某些可用的營養物質。高氯酸鹽一開始可能對植物生長有害。”

這次試驗也不是科學家第一次用模拟火星土壤來嘗試種植糧食。2019年發表的一篇論文就描述了10種不同的植物（藜麥、蘿蔔、水芹、韭菜、西紅柿、黑麥、豌豆、菠菜、香蔥和芝麻菜）在模拟火星和月球土壤中的生長情況。那篇論文發現，除了一種蔬菜，其他蔬菜都出現顯著的增長情況。

2017年，國際馬鈴薯中心（The International Potato Center）與美國宇航局艾姆斯研究中心（Ames Research Center）合作進行了一項研究，在一顆小衛星上測試了土豆是否可以在模拟的類似火星的條件下生長。這項實驗取得了成功，并得出結論說，未來涉及在火星上種植土豆的任何任務都需要準備結構松散的土壤，并添加營養物質。

不過，并非所有的太空研究人員都認為，在火星土壤上種植農作物是一項卓有成效的努力。科羅拉多礦業學院地質與地質工程/空間資源助理教授Kevin Cannon表示，ISU的研究可能已經落伍了。

“當我們向太空擴張時，我們肯定會帶上植物，這篇論文開發了一些創造性的方法來改進作為生長介質的火星上的岩漿風化層。然而在地球上，我們已經開始擺脫通過在土壤中種植食物的模式。在太空中制造食物将主要涉及化學工程和細胞農業，而植物可能更多的是起到審美和心理作用。”

然而，這并沒有讓Pooja Kasiviswanathan退縮，她說自己打算繼續測試這個項目所能實現的各種可能性。在未來，她希望測試不同的模拟條件以及新的作物，如豆類和谷物。

“在這個項目中，我們能夠在兩種模拟的火星條件下可持續地種植作物植物。我們是第一個設計出這種策略的人。我們決定最好一步一步來，每次分析一種火星條件對植物生長的影響。”

本文作者為福布斯撰稿人，文章内容僅代表作者本人觀點。

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