想吃“火星米饭”?这样改造农场!
来源:科普时报、四川农村日报 发布时间:2023-05-10 10:00:38


(资料图片仅供参考)

“祝融号”和着陆平台合影。图片作者:“祝融号”火星车行驶至着陆平台南向约10米处,释放安装在车底部的分离相机,之后火星车退至着陆平台附近,分离相机拍摄了火星车与着陆平台的合影。

近日,彩色版中国首次火星探测火星全球影像图正式发布,将为开展火星探测工程和火星科学研究提供质量更好的基础底图。作为太阳系中与地球环境最为相似的行星,火星影像图也将对研究地球的演化进程提供借鉴。  除了科学意义,还有不少人梦想能够在火星上建立新的家园,脑洞大开的“火星移民”计划常被提及。但是,如果解决不了粮食问题,这一设想就无法真正实现。目前,火星还是“蛮荒之地”,“定居”火星后我们吃什么喝什么?真能像电影《火星救援》中描绘的那样,在火星种土豆吗?

火星土壤不利于农作物生长火星之所以成为人类太空移民的首选地,是因为它与地球同处于太阳系的宜居带中,是最接近地球的一个行星。火星也有四季变化,一天24小时37分,与地球有着几乎相同的昼夜轮替时间,一年折合地球日来算约有686天,在火星上看到的太阳也是东升西落。  虽然与地球十分相似,但火星大气很稀薄,昼夜温差太大,氧气含量极低,二氧化碳含量相对较高,火星重力大约是地球的三分之一。  “由以上条件可以推断,人类能够在火星上带着氧气瓶轻快地行走,在环境受控的温室中植物能够在火星上直立生长,利用二氧化碳进行光合作用并茁壮成长。”中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员郑慧琼解释说。  然而,火星土壤状况如何?它是否能保证植物的扎根、农作物的生长?从一些研究中我们得知,火星土壤的含铁量极高,主要是以氧化铁的形式存在;含硫量也很高,约是地球上的100倍,易使植物中毒;钾含量较少,是地球上的五分之一;火星上还没有有机物。  “地球植物体中的化学元素共有70多种,主要成分有35种。其中一半以上在火星土壤中都具有,但是其化学元素的含量与地球土壤差异非常大。”郑慧琼说,火星整体环境条件相比地球要恶劣得多。  目前来看,人类无法在火星上生活很久,其中一个重要原因是火星土壤不利于农作物的生长,可能什么东西也种不出来。

搭建温室改造“火星农场”不久前,行星科学家在月球和行星科学会议上分享了一个惊人的发现:火星土壤或许可以种水稻。为了测试水稻是否能在火星泥土中生长,科学家模拟出火星土壤模拟物,并在上面种植基因变异的水稻品种。即使在人造火星土壤中添加少量高氯酸盐(火星表面发现的有毒化学物质),水稻也能发芽。  人类离吃到火星米饭的日子不远了?“还差得非常远。”郑慧琼进一步解释,火星很大,像地球一样可能在不同区域有不同的土壤成分。火星土壤最显著的特点是铁、硫、高氯酸盐的含量非常高,肯定不能直接种地球植物,包括水稻。加上火星大气、水分稀薄,植物无法在这样的环境中生存。  基于以上原因,郑慧琼模拟了火星农场的建造方案。  第一步是农场的选址。“要选择阳光比较充足,而辐射又小的地方,最好周围距离不远处还有土层较薄、比较容易获得地下水的地域。”郑慧琼说,虽然火星表面的水不能直接被利用,但可以通过净化改造后加以利用。  第二步是在选址完成后派遣无人探测器实地调查,检测和分析选址的气候、土壤、阳光等环境情况。  第三步就是劳动力登场。在郑慧琼看来,人类要先登陆火星,制定火星农场建造方案,开始第一阶段的搭建封闭温室,安装太阳能获取装置,改造火星环境。  待第一阶段完成后,就正式开始了火星农业。  “我们需要把两艘‘诺亚方舟’发射到火星上。”郑慧琼说,第一艘要将抗逆性强的藻类“先锋植物”和益生微生物落地火星进行种植,再辅以一定的土壤改良剂;第二艘可以将一些高产、优质、可口、抗逆性好,以及耐贮藏的农作物品种运往火星。  这些作物在位于火星的人类建造的温室环境中,会逐渐获得遗传和发育上的适应性并不断优化,最终生产火星居民不可或缺的粮食。

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