试验中所用月壤由美国宇航员在1969年至1972年间从月球带回。
科学家利用月壤种植出来的拟南芥。
研究人员在实验室中操作月壤。
虽然这只是一小匙土壤,却是人类太空农业知识的一大飞跃:科学家首次在宇航员取回的月球土壤中成功培育出植物。
这项突破性的试验成果报告日前发表在英国《生物学通讯》杂志上,给研究人员带来了希望,即有朝一日有可能直接在月球上种植植物,而且还可供食用。美国航天局(NASA)表示,这项研究对长期的人类深空探索目标至关重要,可能为宇航员开发食物来源。
长出绿芽“难以置信”
路透社援引该试验的主要研究人员、美国佛罗里达大学植物学家安娜-莉萨·保罗的话说,看到月壤中长出绿芽,让人“难以置信”。这些月壤由美国“阿波罗”11号、12号和17号飞船在1969年至1972年期间从月球带回。
在实验中,研究人员在12个顶针大小的培养皿中各放入1克月壤,用水和营养液浸湿,然后在每克月壤中放入几颗拟南芥种子。拟南芥是芥菜的近亲,常用于太空实验,因为这种植物很容易生长,其遗传密码和对恶劣环境的反应为科学家所了解,已经得到了广泛研究。
科学家把培养皿放在室温约23℃的实验室里,并用发出粉色光的LED灯照射培养皿。作为对比,研究人员还用地球火山灰培育拟南芥,火山灰矿物质构成与颗粒大小类似月壤。
结果是:两天后,包括月壤样本在内的所有种子都发芽了,生长初期外表没有差别。生长约七天后,研究人员在每个培养皿中只保留一棵植株,去掉其余植株。但在那之后,差异开始显现:月壤样本中的植物生长较慢、个头较小,根部发育迟缓,更容易出现与压力相关的特征,如叶子较小、呈不健康的深红黑色。
在植株长到20天时,研究人员摘取叶子做基因分析。分析表明,月壤培育出的植物与那些生长在恶劣环境中的植物反应相似,比如盐分过高的土壤或重金属,其基因活性显示出遭到外界压力的特征。
虽然发育不佳但可食用
这表明,月球并非“伊甸园”,其暴露在辐射中的地表贫瘠不堪。虽然月壤中含有铁和镁等元素,但缺乏地球土壤中的许多矿物质。尽管拟南芥在月壤中发育不佳,但研究人员认为它们能长出来已经很了不起,而且这些植物可食用。
这项试验的另一名主要研究人员、园艺科学教授罗布·费尔说,在月壤中种出植物意味着有可能到月球上种植物,利用它们“种出食物、清洁空气、循环用水”,正如植物在地球上发挥的作用一样。他补充说,同样重要的是要证明月球土壤对陆地生命无害,而且陆地生命可以自我生存。
事实上,这是一项酝酿已久的实验,研究人员15年前就开始申请用月壤样本做栽培植物实验,共申请了3次,终于在18个月前获得批准。“阿波罗”登月计划期间,六名宇航员带回了382公斤月球岩石和土壤。由于大部分从月球带回的物质仍被严密保存,研究人员此前只能使用地球火山灰制成的模拟月球土进行实验。
因地制宜利用月球土壤
关于这个话题还有很多需要研究的地方。未来,科学家们想要了解如何才能使月球和火星这种环境变得更加宜居。植物可以帮助人类建立前哨基地,正如2015年好莱坞电影《火星救援》(The Martian)中描述的那样,一名宇航员在红色星球上种植土豆。
月球有朝一日会变成绿洲吗?很难,但人们可以对植物进行基因改造,使其更适应月球土壤环境。如果科学家希望在月球表面进行有植物参与的温室实验,那么因地制宜利用月球土壤,会比从地球运送土壤更容易些。
NASA的探月项目“阿尔忒弥斯计划”设想人类在未来几年重返月球表面。NASA首席勘探科学家雅各布·布里克说,要执行登月和有朝一日登陆火星的任务,就需要学会就地取材,不能指望所有东西都从地球上运送。
这将节省未来太空任务的大量费用,促进更长时间和更远的旅行。NASA局长比尔·纳尔逊说:“这项研究对NASA的长期人类探索目标至关重要。”“我们需要利用在月球和火星上发现的资源,为未来在深空生活和操作的宇航员开发食物来源。”
编译:史明磊
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