月壤种菜有希望!科学家正在研究三种方法,未来开月球农场不是梦

说宇宙寻真理 2024-07-04 17:48:19



新一批月壤,随着嫦娥六号来到了地球。咱们中国网友们不出意外,又开始讨论起月壤能否种菜了。

此前嫦娥五号带回月壤后,呼声很高的,是想用月壤种土豆。而今又有网友想用月壤种甘蔗。

6月25日,嫦娥六号返回器着陆四子王旗预定区域

所以你看,不管中国人的科技发展达到何种水平,最终的目标都是想种点什么。没办法,谁让我们是神农和黄帝的后裔,种菜种粮都刻写在基因里了。

种菜的讨论虽是调侃,不过在国内外科学家的研究中,确实也把月壤种菜列为了研究的课题。

问题来了,到底能不能种呢?科学家们又进行过怎样的研究呢?

先说基本答案:不能

不光当代的中国人,幻想着在月球上种点啥。几千年前的古人,早就把桂花树种在月球上了,不然吴刚为啥能天天在月球上砍树呢。

从仰望月球到想象月球,再到近距离观察和现在的触摸,对月球越是深入了解,科学都在告诉人们一个冷冰冰的事实,月球上长不出菜和其他植物来。

2020年底,嫦娥五号刚回家,一众网友就迫不及待询问月壤能不能种点啥。

央视当时亲自下场,告诉了大家不能种。因为科学家研究了,虽然月壤也是一种土壤,可它不像地球上的土壤那样,其中不含有机物质养分。另外,月壤相当的干燥,其中不含有水分。

也就是说,光是没有养料,外加没有水分这两个要素,就给月壤种菜宣判了死刑。

科普类书籍《走出地球的生命》里则解释的更详细。本书的作者郭金虎,是中山大学生命科学院的教授。

他在书中这样解释月壤,没有有机质,干燥缺水,组成的成分基本都是石头粉末,且这些粉末是陨石撞击月球表面形成的。

回头再来看我们地球上的土壤,其中含有水分,既有有机质也有无机质,更为关键的是,土壤中还含有大量肉眼不可见的微生物。

所以两者经过对比,可以形象一点来形容,地球上的土壤是“活”的,而月壤则是“死”的。

有网友仍不死心,也有人觉得,是不是在其中加上点肥料,掺杂上粪尿就能让月壤“活”过来了呢。

思路确实是这么个思路,但结果其实还是不行。要问为什么,得先去看看月壤究竟是什么。

月壤其实像水泥

地球上的土壤,是多种成分混杂在一起形成的,而且各地土壤的类型也存在差异。比如有黄土和红土,还有相对肥沃的黑土。

月壤则不一样,无论是成分还是类型,都相对单一。从目前人类几次采集回来的月壤看,这些月球表面的土,全部都是在陨石撞击后逐步形成的。

说白了,月球上没有大气层,各种大小不等和成分不同的陨石,能直接撞击月球表面。

这些石头碰撞破碎后,集亿万年之功,且在太阳风的协助下,逐渐形成了现代人类看到的样子。

形象一点说,它就是石头破碎后的粉末。在科学家眼里,月球的表面,几乎都是由这样一层粉末覆盖着。

相对于地球上的土壤,月壤颗粒相当微小。经过测算,月壤单个颗粒的平均直径只有100微米。也就是说,细小的月壤看起来就像地球上的水泥。

在月球表面,这层“水泥”大概有几米厚,最厚的地方甚至能达到十几米。所以咱们可以想象一下,亿万年的岁月里,跟月球相撞的陨石可谓不计其数。

再说的直白一点,与其说月壤是土壤,其实它更像是一种极其松散的尘埃。你想象一下,地球上到处漂浮的土壤尘埃,收集起来能长出菜来吗?

地球上的一些尘埃,由于没有别的营养成分,和土壤比起来是相当贫瘠的。而月壤,它已经不仅仅是贫瘠了,而是根本没有。

从构成成分来看,月壤就是大量的胶结质玻璃以及各种矿石的粉末。科学家经过多年的研究,其主要包括了辉石、钛铁矿、斜长石、橄榄石等矿石成分。

上世纪70年代,阿波罗十七号在探月过程中,还看到了橙色的月壤。之所以能呈现出这样的颜色,是因为其中含有小颗粒的橙色玻璃珠。而这样一种成分,又是月球上火山活跃时期形成的。

说到火山活动,有人可能又会想起,书中经常说,火山喷发出来的岩浆,冷却变成土壤后相当肥沃。月球上也曾发生过大规模的火山喷发,那些岩浆形成的月壤,难道就不肥沃吗?

还真的不肥沃,因为形成的机制、环境和条件都和地球上不同。

月球上的火山大规模活动,已经过去了上亿年,当初那些喷发出来的岩浆,早已冷却变成坚硬的岩石了。

何况,在火山活动形成的物质之上,才是陨石撞击月球表面后形成的月壤。就是说月球火山活动的痕迹,早被陨石的粉末遮盖住了。

最最关键的是,地球上因为有大气层,土壤形成的过程中,大气又促进了水分和微生物的参与,这几种关键的成分缺一不可。

而月球上是没有大气层的,没有空气肯定就不会有微生物,且不会通过降雨的形式形成水分。

即便有些陨石上存在固态和液态类的水,通过撞击留在了月球表面,可由于没有大气层,这些外来的水分锁不住。在太阳风的直接轰击下,水分也已气态的形式流散到太空里了。

综合来看,月球上缺乏上述几种关键成分,即便有陨石形成的石头粉末,这些月壤也基本是一堆“死物”。

虽然直接种菜不可能,但科学家多年来也不曾放弃过研究。

改良和模拟下的种植

目前,改良月壤的方式主要有三种办法。

第一种办法,是将月壤作为一种补充,添加到地球的土壤里增加土壤的养分。

此前,嫦娥五号带回月壤后,科学家先是直接用月壤种植,但实验结果显示什么都长不出来。

于是科学家改变思路,在新的实验中将月壤和地球土壤混合在了一起。结果显示,这样混合了的土壤,可以长出藻类、蕨类、甘蓝、苔藓等植物。

相比地球上的土壤,掺杂了月壤的土,这几类植物的生长活力更旺盛。当然,由于带回来的月壤数量有限,这项实验并没有种过菜。

第二种办法,直接用经过暴露的月壤进行种植,能长出植物来,但是效果依然不好。

什么是暴露月壤呢,就是将月壤直接暴露在地球的环境里,里面就会混合了大气乃至其他成分。而这项研究,是美国的科学家此前推动的。

在实验中,科学家拿到了阿波罗探月不同时期的月壤样本,这些月壤暴露的时间有所差异。

接下来,通过分析月壤的成分,科学家又利用地球上的材料,模拟出一种月壤。真实的月壤和模拟出来的月壤,都出自火山形成的地区。

利用两种月壤分别进行种植,还真的长出植物来了,但是差异却相当明显。相同的种子、相同的时间和环境下,真实月壤长出来的植物很小,发芽的时间也更慢。

而模拟月壤中的植物,发芽时间相对较短,生长也更加有活力。这种明显的差异说明,月壤即便经过了在地球环境中暴露,它还是和地球土壤存在差异。

月壤和模拟月壤的生长对比,右边是月壤

科学家认为,月壤本身是经过太阳风和宇宙射线轰击的,这种破坏不利于植物的生长。再者,月壤中含有极其微小的铁颗粒,该成分也不利于植物扎根发芽。

因此第二种办法意味着,即便将月壤尽可能改造,也不意味着能长出植物来。

第三种办法,则是利用地球上的材料,模拟出月壤来进行栽种。

2021年,国内研究人员利用模拟月壤进行过种植实验,在一部分模拟月壤中,麦子成功生长并且还抽穗了。

同样在今年年初一项最新的研究也显示,模拟月壤确实能长出植物,而且经过成分改造以及添加一些微生物,还能提高模拟月壤的肥力。这项研究,是由中国农业大学孙振才带领的科研团队推动的。

科研人员在模拟月壤中添加了地球上的三种菌类微生物,分别是荧光假单胞菌、巨大芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌。

上述三种菌类,可以提高磷浓度,模拟月壤肥力提升,植物也能更好的生长。简单来说,就相当于给模拟月壤施肥了。

但是请注意,第三种办法虽然能让植物生长,但使用的并非真正的月壤,而是模拟月壤。

虽然科学家分析了月壤的成分,并利用地球上的材料,高度还原和模拟出了月壤,但两者之间毕竟还是有差异的。

真正的月壤,接受过太阳风和宇宙射线的轰击,而利用地球材料合成出来的模拟月壤,这部分的还原程度是达不到的。

也就是说,模拟月壤虽然让科学家掌握了一定的技术,但如果将技术真正运用到月壤上种植,不一定会生长出植物来。再进一步说,未来带着种子和技术,直接到月球上种植,植物也不一定会长出来。

不过,模拟月壤种植也是有意义的,这可以让科学家尽可能掌握月壤种植技术,未来再结合月壤的改良技术,或许真的就能在月球上种出菜来。

结语

嫦娥六号带回新的月壤了,人们都想亲眼看一看,甚至是上手触摸一下。不过人们或许不知道的是,在几十年前美苏两国率先带回月壤后,那时候的人们更多是对月壤的恐惧。

因为彼时的人们担心,从外太空来的月壤,其中可能含有未知的成分甚至是病原体。科学家害怕,如果真的存在未知的病原体,可能会对地球上的生物带来威胁。

为此,早期的月壤,不敢直接让其与地球的环境接触。在以往的实验中,科学家只是将植物暴露在月壤的环境中,主要是测试月壤是否会对植物带来改变和影响。彼时的科学家,还没有想过利用月壤来种菜。

而经过多年的研究,现在可以基本证实,月壤中并不存在什么可怕的外太空病毒。因此,现在研究月壤种菜,也正当其时。

这是为未来我们登上月球乃至其他行星,提前打基础和做准备的。

参考资料:

《“蟾宫折桂”!研究月壤有什么意义和价值?它能种菜吗?》 央视网 2020年12月17日《能种菜!月壤种植实验成功 未来开发月球农场不是梦》 科幻世界杂志社 2022年5月13日《月球上也能种菜?》 中国农业大学 2024年1月31日《月壤研究有多重要?将来能在月亮上"种菜"吗?》 澎湃新闻 2024年6月4日

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