月球表面“发芽”,月兔嘴馋了吗?

原标题:月球表面“发芽”,月兔嘴馋了吗?

▲资料图,图文无关。图片来自视觉中国。

月球上“发芽”了。

2019年1月15日,嫦娥四号上搭载的生物科普试验载荷发布了最新试验照片,照片显示试验搭载的棉花种子已经长出了嫩芽,这也标志着嫦娥四号完成了人类在月面进行的首次生物实验。在这个寒冷的冬天,在地球上收到月球之春的消息,让人倍感温暖。

种子+昆虫+酵母菌,构成小型生物系统

这次搭载的科普载荷,实际上是一个密闭的“小型生物系统”。

包括4种植物,分别是土豆、拟南芥、油菜和棉花。它们在生态系统中起到了生产者的角色,吸收阳光、水、二氧化碳,产生氧气,合成有机物。此外,还有一种昆虫是果蝇,担当了消费者的角色,负责吃掉植物。而昆虫排泄的废弃物最后会被微生物,也就是搭载的酵母菌分解掉,酵母菌担当着最后的分解者的角色,重新释放出二氧化碳提供给植物呼吸。

生产者、消费者和分解者,如果相互匹配得比较好的话,是可以在密闭状态下实现自我循环的。由于土豆的淀粉含量很高,在酵母菌的发酵下,还会产生酒精。或许,罐子里的果蝇此刻已经喝醉了呢?

记得在小学语文课本里,有一篇课文叫做月球之谜,介绍了在地球上利用模拟月球土壤进行生物实验,孩子们对月球土壤竟然可以种植物感到非常好奇。而那时近乎科幻般的梦想,如今已经成为现实,这也是人类第一次在月球上开展生物实验。

月球上的环境对生命来讲是很严酷的。不仅昼夜温差大,而且被阳光照到的一面和背阴的一面温差也很大,甚至可以达到两三百摄氏度。由于罐子中没有空调,只能通过冷热片传导热量,进行温度调节,将罐子里的温度控制在二三十摄氏度的室温下,以蒙骗植物,让它们以为春天来了,然后开始萌芽。

除了温度之外,阳光也是植物生长所必需的。罐子里没有灯,用的是月球上天然的太阳光,密封的罐子是铝合金制成的,通过在罐子顶部开口,利用光管技术,把阳光引入到罐子中,但这会对罐子的密封性提出了挑战。

水是生命之源。科普载荷携带了18毫升水,当嫦娥4号着陆到月球表面之后,通过水泵将水浇到植物种子上,促使植物发芽。

所选物种,个个都有讲究

在物种的选择上,由于月球环境非常恶劣,这次实验选择的物种,要求既能耐高温,又能耐低温,可以抵抗极端温差,而且还要耐辐射,适应月球上的低重力条件。由于罐子小,生长空间只有1升左右,植物的个头也不能太大。

除了上述条件,选择这些物种,还与人类将来在月球上的生存有关。其中,土豆是全营养食品,是未来太空生活中最重要的食物来源,可以提供人体所需的大部分能量和营养。在2015年上映的科幻大片《火星救援》中,作为植物学家的男主角,就是通过种土豆才在火星上幸存下来的。俄罗斯主持的“火星500”太空模拟生存实验中,航天员也是以土豆为主要食物,简直就是太空中的口粮。

拟南芥是一种模式植物,与萝卜、卷心菜等蔬菜一样,都属于十字花科;由于结构简单,生长周期短,与其他植物的区别度大,拟南芥是太空种植的常客,此前在天宫2号空间实验室的科学实验中也上过天。

棉花是主要的农业作物品种之一,既能作为衣物保暖,也可以用于缓冲减震、生产绳索等,在太空生活中有很广泛的用途。

油菜是中国南方常见的油料作物,我小时候就是吃着用菜籽油炒成的菜长大的,香味独特,不同于北方常用的大豆油和花生油。在幼苗期,油菜还可以作为绿叶蔬菜直接食用。除了供太空移民吃穿所需外,植物还有观赏价值,可以舒缓长期太空旅行带来的紧张情绪和孤独感,部分担当了心理医生的作用。

对载人深空探测来说,在从地球出发的漫长旅途中,以及在其他星球上拓荒的过程中,航天员所需的物资不可能都从地球上运过去,那样的代价太昂贵了。因此,原位资源利用将成为一项基础性的技术,也就是利用其他星球上的资源,生产氧气、水、食物等生命必需物资,同时生产火箭燃料和发射平台、基座等建筑材料。

在密闭生态系统中,协调生产者、消费者和分解者三者的效率,实现物质循环,为人类提供充足的食物来源和稳定的氧气供应,是一项必要的基础性工作。今后,还将开展更大规模、更复杂的太空种植实验,完善密闭生态系统的设计。只有当这些技术逐渐成熟的时候,人类走向深空,建立月球基地,乃至移民外星球的步伐才能更加坚定。

□郑永春(中国科学院国家天文台研究员、中国科普作家协会副理事长)

编辑 孟然 校对 王心返回搜狐,查看更多

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