中国首次让籽生植物在月球发芽 为太空“种粮收菜”带来启示

今年年初,在约38.5万公里以外的月球背面,两片娇嫩的绿叶舒展开来。这棵发芽的棉花植株种在中国嫦娥四号月球探测器上的生物圈里,是农业首创之举,因为没有别的籽生植物曾在月球上萌芽。虽然它在短短两周后就冻死了,但最新生成的3D重建图像意味着科学家可以继续思考这棵植物的短暂一生。

2019年1月3日,嫦娥四号探测器成为第一艘降落在月球背面的飞船。月球被潮汐锁定,始终只有一面能朝向地球,因此它的背面基本未曾被探索过。月球上有太阳系最大的撞击盆地之一,那就是南极-艾特肯盆地,它的直径达2500公里,因蕴藏着大量水冰而具有科学意义,成为嫦娥四号着陆和巡视的理想地点。

除了探查星系际无线电波和绘制岩石地形,嫦娥四号还把五种生物带到了月球表面:棉花、马铃薯和拟南芥的种子以及果蝇卵和酵母。此前国际空间站已经培育出多种植物发芽,包括拟南芥,它是卷心菜和芥菜的亲缘植物。但在月球上,尽管是在气候条件得到控制的生物圈环境中,也只有棉花发了芽。

如果我们想进一步探索太空,那么学会在恶劣的外星条件下种植植物至关重要。在前往火星及更远地方的长途旅行中,植物不仅仅能为宇航员提供新鲜食物,它们的光合作用还可以用来清除空气里的有害二氧化碳并代之以氧气。农作物甚至可以使宇航员更加快乐而不那么孤独,因为它们给太空增添了更多的生物。

为此,重庆大学先进技术研究院设计了一个2.6千克重的生物圈容器来模拟类地环境。容器内的压力保持在大致相当于海平面大气压的水平,地球上的科学家远程控制浇水。但容器内的植物并不能享有跟在地球上一模一样的条件,它们仍然不得不应对一些障碍,比如高辐射和低重力。

受太空辐射的后果尚不清楚,但科学家知道它会损伤人体细胞,导致癌症和白内障等健康问题。棉花还经历了微重力。由于月球上的引力只有地球上的1/6,这种籽生植物相对而言没有重量。科学家在土壤上层覆盖了一个笼子状的塑料结构使植物处于稳定状态,但是,在地球引力作用下进化繁衍的物种,一旦失去地球上的那种重力必定会生长奇特。

那株棉花在外星条件下只成活了一个月球白昼,相当于地球上的大约14天。月球背面会在两个星期的光明期以后进入同样长时间的黑暗期。月球的白昼温度在93摄氏度左右,但入夜以后就降到零下154摄氏度。由于没有适当地隔热,这株具有开拓性的芽苗冻死了。不过,它的短暂成功说明了在类似太空的条件下生物繁衍所必需的环境控制,也证明了国际社会近来对太空探索和定居的兴趣。

嫦娥六号拟定于本世纪20年代初执行探月任务,目前正在接受国内外的建议。鉴于此次棉花种子发芽的成功,全球多家航空航天机构谋求与重庆大学展开合作。

种粮收菜

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