如果想在月球上居住和旅行，水、氧气等物质和交通工具不可或缺。如果月球能“自带”资源为人类提供生存的基础，那星际旅行的曙光或许不再遥远。近日，美国佛罗里达大学科研团队，在月球土壤中种植出了拟南芥植株，证明了植物可以在月球土壤中成功发芽和生长。科学家们很兴奋：这或许是是未来在月球或太空任务期间，种植植物和产生氧气的第一步。
图源 视觉中国月球上真的能“种菜”了！
月壤里种出了植物！虽然长势不咋地……
据外媒报道，美国科学家首次使用美国航空航天局 “阿波罗”登月计划期间收集的月球土壤，成功地种植出了植物。这项研究发表在《通讯生物学》上。
此前，虽然科研人员多次实验了月壤种植，但还没有植物真正长出来过。因此，这一次的新发现无疑是0到1的突破。美国佛罗里达大学食品和农业科学研究所的罗伯特·费尔及其同事利用“阿波罗”11号、12号及17号宇航员带回的月球土壤，种植了拟南芥。好消息是，所有的种子都发芽了。
不过，在拟南芥发芽一周后，这批月球土壤的粗糙性和一些其他的特性对这种小型开花植物造成了极大的压力，其生长速度比在人造月球土中种植的植物幼苗生长要慢，且大多数都发育不良。
研究发现，月球土壤暴露在宇宙辐射和太阳风中的时间越长，所种植植物的情况似乎就越糟糕。例如，“阿波罗11号”带回的样本由于提取于月球上的静海，暴露在各种元素中的时间比其他区域长几十亿年，是最不利于植物生长的。因此，一种解决方案是提取月球上较新形成的土壤，比如熔岩地质中形成的新土，也可以通过改善种植环境，比如改变土壤的营养混合物或调整人工照明。
研究人员表示，希望通过一系列实验，能够让下一代宇航员在月球上种植食物。威斯康辛大学麦迪逊分校太空植物生物学家西蒙·吉尔罗伊说：“通过研究了解到，可以在月球土中种植植物已经向前迈出了一大步。”吉尔罗伊还说，“研究的下一步或许将在月球表面进行。”
为啥先种拟南芥，而不是水稻小麦？
拟南芥类似植物世界里的“小白鼠”
航天员无论去哪里都需要食物，而且不能一直依靠地球补给。什么植物最适合在太空种植？什么植物最适合在月球表面种植？这些都是读者们好奇的新闻点。然而，这一次美国科研人员的最新研究成果，让不少读者在好奇之外又多了一层疑问：科研人员为啥拿拟南芥当试验品来种植？这种读起来都不算特别顺口的植物到底是啥？
拟南芥 图源 视觉中国南京大学生命科学学院孙博教授告诉记者，拟南芥在植物世界里的“地位”，类似于动物实验中的“小白鼠”，因为生长周期短、基因组小的特点，成为了植物世界里“模式植物”的代表之一。“拟南芥是地球上最早被完全测序的植物，全世界的科学家对于拟南芥的研究相对比较深入一些。因此，通过拟南芥的培育，可以了解其他植物生长发育的特点。”孙博教授告诉记者，相对于模式植物拟南芥，小麦、水稻等地球上常见的粮食作物基因组会复杂一些，了解了拟南芥在月壤种生长的各项指标，可以对水稻、小麦等作物的月壤培育有借鉴作用。
在地球上，拟南芥适合在北温带地区生长，如中国的华东、西北等地区，在江苏的野外也有发现。同时，拟南芥对于生长的温度、营养、光照都有一定的要求，得在十几度到二十几度的生长环境中成长，太冷或者太热都长不出，普通的“水培”方式长出来也不会很好，营养一定得充足。
对比地球上的生长条件不难看出，科学家利用月壤培育出的拟南芥，为啥“长得不咋滴”了。无水无氧气，还特别冷的月球环境中，想要像在地球上一样种出一棵拟南芥，科学家们要探索的内容还有很多。
目前，孙博教授的课题组正在进行的研究内容之一，便是植物的发育。通过对模式植物拟南芥，还有高粱等植物的研究，探寻植物在应对不利条件时的耐逆能力。
实现月球生存，还得有氧气
科学家也有新发现
科研工作者们不仅探索月壤种植物的种植，对于月球表面氧气的产生也在不断探索中。
中科院院士、江苏省纳米技术重点实验室主任、南京大学教授邹志刚介绍，南京大学参与了中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室牵头的项目，叫月球表面水资源的开采和光化学转化，也就是把水分解成氢气和氧气。研究对象是嫦娥五号带回的月壤样本，此次获得的月壤是月球表面非常年轻的玄武岩，这种矿物中富含铁、钛等人工光合成中常用的催化剂成分。通过机器学习等方法，分析出月壤中大约有24种矿物成分，其中的钛铁矿、氧化钛、羟基磷灰石，以及多种铁基化合物等8种成分都有较好的光催化性能。
通过月壤中一些成分作为催化剂，在太阳光的作用下，水和二氧化碳可以转化为氧气和甲烷等燃料。月球晚上的温度为零下173摄氏度，二氧化碳在零下78.5摄氏度会变成干冰，所以在月球夜间可以将二氧化碳从人类呼出的气体中直接分离，再用月球表面开采的水资源分解出氢气和氧气，氧气供人呼吸，二氧化碳再和氢气放到一起，到了白天月球温度高达127摄氏度时，可以巧妙地实现原地二氧化碳加氢气转化成甲烷的过程。这一研究成果在已经在国际学术期刊《焦耳》刊发。
人类的“小目标”远不止“种菜”
未来要构建月球基地和月球中继站
截至目前，人类的太空探索都必须依赖地球的供给，还不能实现“地外生存”。 每次航天员“出差”，都需要从地球上携带大量“行李”。因此科学家衍生了“原位资源利用”的研究，即在地外天体利用“土著”资源，在火星利用火星的资源，在月球利用月球的资源，生产人类生活的能源、食物等等，实现地外生存。
中科院院士、江苏省纳米技术重点实验室主任、南京大学教授邹志刚表示，“原位资源利用”的研究能帮助人类构建月球基地和月球中继站，目前科学家们取得的研究已经帮助人们距离这个梦想“更进一步”。
邹志刚院士认为，在月球基地建设的同时，地外生存的基础一定会成熟起来，目前空间站已经在验证相关技术。这或许意味着，未来可以利用月球自身资源建设月球基地，支持深空探测、研究和旅行：“建设月球基地同步就要地外生存，我们的月球基地按照国家的路线图大概在2040年到2045年要启动。我们希望通过月球、月球基地的建设，将月球作为我们的中转基地，从月球上再去探测星球。从月球上发探测器，再去到火星，那就非常方便了。”
扬子晚报/紫牛新闻记者 杨甜子
校对 王菲
