懷揣月球種菜計(jì)劃的月球植物學(xué)家

月球植物學(xué)家計(jì)劃在月球種植蔬菜

——專訪NASA資助科學(xué)家杰西卡·阿特金，揭秘人類首個(gè)月球農(nóng)場(chǎng)的誕生之路

那位計(jì)劃在月球上種植蔬菜的月球植物學(xué)家

杰西卡·阿特金比任何人都更了解為月球基地供應(yīng)食物需要些什么。她揭示了如何建造月球農(nóng)場(chǎng)以及宇航員們可以期待吃到什么。

克拉維的東西

克拉維的物品

宇航員馬克·沃特尼被困在火星上，必須在餓死之前想辦法在這顆星球嚴(yán)酷的赭色土壤中種植土豆。這是《火星救援》的情節(jié)，它是一部虛構(gòu)作品。但說到現(xiàn)實(shí)中的太空植物學(xué)家，杰西卡·阿特金就是一個(gè)很好的例子。

她的技能可能很快就會(huì)派上用場(chǎng)。畢竟，阿爾忒彌斯二號(hào)繞月任務(wù)提醒我們，NASA正致力于在月球表面建立永久基地。從地球運(yùn)送預(yù)包裝食品或許能暫時(shí)滿足那里人員的需求，但要讓月球基地真正實(shí)現(xiàn)自給自足，宇航員們需要自己種植作物。

做到這一點(diǎn)并非易事。她獲得了美國(guó)國(guó)家航空航天局的一筆大額資助，以繼續(xù)她的研究，破解如何在月球上種植蔬菜的難題。

《新科學(xué)家》曾與阿特金談及在自家設(shè)立實(shí)驗(yàn)室、她關(guān)于月球溫室的夢(mèng)想——以及未來月球宇航員能期待什么樣的餐食。

羅賓·喬治安德魯斯：你為什么選擇研究空間植物學(xué)？

Jessica Atkin：如果我們想在那里種植植物，我們?cè)撛趺醋瞿兀吭诘厍蛏希参锊皇仟?dú)自生長(zhǎng)的。我們需要微生物。既然它們能幫助我們?cè)诘厍蛏隙ň樱瑸槭裁床荒軒椭覀冊(cè)谠虑蛏隙ň幽兀看笞匀唤o了我們所有答案；我們只需要把這些都弄明白。

但在進(jìn)入學(xué)術(shù)界之前，你曾在美國(guó)軍隊(duì)服役。

參軍并非我的長(zhǎng)期計(jì)劃。我知道如果要上大學(xué)，不能依賴家人資助。所以我想，我能做些什么呢？我知道如果服滿四年兵役，軍隊(duì)可以支付本科學(xué)位的費(fèi)用。我曾是一名警察。他們派我去海外訓(xùn)練當(dāng)?shù)鼐臁；貒?guó)后，我成了一名槍械教官。但我知道那種生活方式不適合我。這不一定是我認(rèn)同的，但它確實(shí)教會(huì)了我很多。

我們?yōu)槭裁匆獓L試在月球表巖屑中種植作物，而不是將地球土壤運(yùn)到月球呢？

往月球運(yùn)送一磅（約半公斤）任何特定材料的費(fèi)用可能高達(dá)10萬(wàn)美元。所以，我們沒法真正運(yùn)送土壤。我們將不得不運(yùn)送預(yù)包裝食品，并且要像國(guó)際空間站（ISS）那樣使用水培技術(shù)。但我們或許應(yīng)該投資于各種方法，以努力實(shí)現(xiàn)永久駐留。

月球表巖屑——月球的土壤——用于農(nóng)業(yè)是很糟糕的，不是嗎？

它有很多問題。首先，結(jié)構(gòu)很糟糕。顆粒小、鋒利且?guī)д姟鼤?huì)粘在所有東西上，而且非常鋒利，會(huì)在植物上造成微小的撕裂。它甚至?xí)谟詈絾T的宇航服上造成微小的撕裂。吸入它是個(gè)問題。當(dāng)你給像嬰兒爽身粉一樣的東西澆水時(shí)，它會(huì)形成類似水泥的物質(zhì)，所以無法滲透到植物根部——因此所有東西都會(huì)窒息。

然后是化學(xué)成分。它確實(shí)含有植物所需的許多物質(zhì)：磷、鉀、鈣、鎂以及微量營(yíng)養(yǎng)素。鐵也存在且必不可少，但含量過高會(huì)對(duì)植物有毒。而且其中鋁的含量很高，這很糟糕，因?yàn)樗鼤?huì)阻礙植物生長(zhǎng)。

在阿特金的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，鷹嘴豆的根在模擬月塵中生長(zhǎng)
邁克爾·米勒｜得克薩斯農(nóng)工大學(xué)農(nóng)業(yè)生命科學(xué)學(xué)院

科學(xué)家過去為嘗試在月球表巖屑中種植作物做了些什么？

佛羅里達(dá)大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)曾證明，用阿波羅任務(wù)帶回的真實(shí)月壤可以種植擬南芥。這些植物雖處于應(yīng)激狀態(tài)，但能在真實(shí)月壤中生長(zhǎng)的結(jié)果令人驚嘆。有機(jī)物質(zhì)也被添加到月球模擬土壤中。但在我開始研究時(shí)，微生物在很大程度上被忽略了。我當(dāng)時(shí)想，等等，我們漏掉了一個(gè)重要組成部分。

而這正是你的工作發(fā)揮作用的地方……

我知道真菌是幫助植物在地球上定居的關(guān)鍵因素，所以我想探索這種相同的共生關(guān)系是否能幫助植物在月球表巖屑中扎根。既然真菌幫助植物在地球上站穩(wěn)了腳跟，那么看看它們是否能在月球上幫我們做同樣的事情是有道理的。

你為什么將鷹嘴豆作為潛在的月球作物重點(diǎn)研究？

它們不是典型的模范作物。人們種植生菜、西紅柿——但豆類在很大程度上被忽視了。它們富含蛋白質(zhì)，而且如果你想讓大家保持強(qiáng)壯和健康，只吃生菜是不夠的。鷹嘴豆還會(huì)發(fā)出信號(hào)，招募微生物來與它們合作。它們耐受力強(qiáng)；不需要澆那么多水。它們不喜歡被過多打擾。把它們放在最惡劣的環(huán)境中，它們反而能長(zhǎng)得很好。

在你獲得一項(xiàng)著名的NASA資助金之前，你在自己家里建立了一個(gè)植物實(shí)驗(yàn)室，對(duì)嗎？

它當(dāng)時(shí)在我的客廳里

你為什么需要在家里建立一個(gè)實(shí)驗(yàn)室？

早些年開始做這件事時(shí)，這類實(shí)驗(yàn)還不是常規(guī)操作，而且我所在的學(xué)校里研究航天領(lǐng)域的人員并不多。不過，我在得克薩斯農(nóng)工大學(xué)的教授研究植物與微生物的相互作用，他愿意和我一起落實(shí)我的想法。我們向美國(guó)國(guó)家航空航天局提交了一份資金申請(qǐng)，該機(jī)構(gòu)認(rèn)為這個(gè)想法很好，但我們?nèi)狈ψ銐虻某醪綌?shù)據(jù)。于是，我自己開始了所有實(shí)驗(yàn)用品并完成了實(shí)驗(yàn)。

你們是否成功使用了阿波羅任務(wù)取回的實(shí)際月壤？

在德克薩斯州休斯頓的NASA約翰遜航天中心確實(shí)有真實(shí)的月壤，但他們分發(fā)得非常少。我使用的是由地球上發(fā)現(xiàn)的類月火山巖制成的模擬物，這種模擬物復(fù)制了未來阿爾忒彌斯登月點(diǎn)——月球高地的情況。我收集了初步數(shù)據(jù)，又向NASA申請(qǐng)了一筆撥款，這筆撥款獲批了。

杰西卡·阿特金成功在混合了有機(jī)物和真菌的模擬月塵中種植出鷹嘴豆
邁克爾·米勒｜得克薩斯農(nóng)工大學(xué)農(nóng)業(yè)生命科學(xué)學(xué)院

從那以后，你已經(jīng)搬進(jìn)了設(shè)備齊全的實(shí)驗(yàn)室來進(jìn)行你的月球鷹嘴豆實(shí)驗(yàn)。結(jié)果如何呢？

我們使用真菌和不同量的堆肥，以確定需要多少有機(jī)物質(zhì)才能培育出健康的植物和微生物。我們找到了有機(jī)物質(zhì)與真菌的混合比例，在這種比例下植物生長(zhǎng)得最好，并且形成了最強(qiáng)的共生關(guān)系。鷹嘴豆的發(fā)芽速度比在地球土壤中快，這有點(diǎn)令人驚訝。盡管如此，任何生長(zhǎng)在月壤中的植物都會(huì)受到脅迫；它們結(jié)出的種子確實(shí)更少。我目前正在讓賓夕法尼亞州立大學(xué)對(duì)這些種子進(jìn)行檢測(cè)，以確定它們是否有毒。我希望它們沒有毒，但即使有毒也不一定是壞事，因?yàn)檫@意味著我們?cè)谶M(jìn)行生物采礦——植物正在將這些金屬?gòu)脑氯乐刑崛〕鰜怼?duì)我來說，這項(xiàng)研究的重點(diǎn)根本不是鷹嘴豆；而是我們正在將這種月壤轉(zhuǎn)化為可種植的土壤，這樣我們就能在里面種植其他植物了。

假設(shè)我們建立了一個(gè)擁有可呼吸大氣和過濾水的月球基地。將其改造成月球菜園可能會(huì)面臨哪些挑戰(zhàn)？

我們將面臨比國(guó)際空間站上常見的更多輻射，而且這里不是微重力環(huán)境，而是地球重力的六分之一。這可能會(huì)改變我們給植物澆水的方式。另外我們需要補(bǔ)充照明：這里會(huì)有兩周的月球白晝，然后是兩周的月球黑夜。此外，宇航員不希望月壤被帶入棲息地。他們會(huì)想要一個(gè)獨(dú)立的溫室，這樣就沒人會(huì)暴露在月塵的健康危害之下。

人類飲食中以蛋白質(zhì)為主的部分呢，比如肉類和魚類？

鷹嘴豆幾乎含有你替代它所需的一切。我認(rèn)為，在可預(yù)見的未來，宇航員飲食中基于蛋白質(zhì)的部分將來自耐儲(chǔ)存的預(yù)包裝食品。

至少他們能做太空鷹嘴豆泥，對(duì)吧？你只要把食材放進(jìn)攪拌機(jī)里混合就行。

在太空烹飪的方法不多。你需要吃新鮮的東西。我總是跟朋友開玩笑說，我想在月球上開一家法拉費(fèi)攤。

那么，月球宇航員從月球溫室中種植的食物里，可能吃到的最精致的一餐是什么呢？

說實(shí)話，我會(huì)選擇甜食，比如水果。我知道他們一直在太空測(cè)試草莓。美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）一直在研究草莓在地球上類似空間站的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中生長(zhǎng)得如何，同時(shí)草莓種子已被送往國(guó)際空間站（ISS），以研究太空飛行對(duì)其生長(zhǎng)的影響。

你對(duì)被稱為月球植物學(xué)家有什么看法？

這讓找工作變得很難。它太小眾了。

但如果阿爾忒彌斯計(jì)劃按計(jì)劃推進(jìn)，NASA肯定會(huì)需要所有能找到的太空植物學(xué)家，對(duì)吧？

這就是我的希望我只是在等待這些職位開放。在地球上甚至在太空中創(chuàng)造六分之一的重力都非常困難。我們需要去月球才能真正測(cè)試這些東西。這是我的最終目標(biāo)。但我很樂意以任何方式為這項(xiàng)任務(wù)做出貢獻(xiàn)，無論是在地球上，還是——希望能——在太空中。

我們已經(jīng)瞥見了大爆炸之前的景象，這與我們的預(yù)期不符。大爆炸并非萬(wàn)物的開端，但在此之前我們一直無法看到究竟發(fā)生了什么。如今，一種新的宇宙學(xué)正在揭開時(shí)間起源的面紗。

大爆炸并非萬(wàn)物的開端，但在此之前的事物一直無法被觀測(cè)到。如今，一種新的宇宙學(xué)正在揭開時(shí)間起源的面紗

如果美國(guó)國(guó)家航空航天局邀請(qǐng)你去月球建立一個(gè)月球溫室，你會(huì)怎么說？

那就是我的夢(mèng)想。我可以告訴他們我需要多大號(hào)的宇航服——請(qǐng)讓我跟著去就好。我開玩笑說我可以當(dāng)月球清潔工，會(huì)去那里清理金屬（垃圾）。

你之前提到過，你小時(shí)候祖母的溫室如何激發(fā)了你對(duì)植物學(xué)和農(nóng)業(yè)的濃厚興趣。她現(xiàn)在還在世嗎？

她不在了——但她會(huì)為我驕傲的。她總是為我驕傲，無論我做什么，就像奶奶們那樣。不過她會(huì)覺得很開心。但她不會(huì)感到驚訝，畢竟我總是做些最隨性的事情。

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月球是地球唯一的天然衛(wèi)星，距離地球約38萬(wàn)公里，直徑約3476公里。它表面布滿環(huán)形山、月海等地形，本身不發(fā)光，靠反射太陽(yáng)光呈現(xiàn)不同的月相。月球?qū)Φ厍虻某毕F(xiàn)象有顯著影響，也是人類探索宇宙的重要起點(diǎn)，1969年人類首次登上月球，推動(dòng)了深空探測(cè)的發(fā)展。

BY: Robin George Andrews

FY: AI

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參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學(xué)名詞

3.原文來自： https://www.newscientist.com//article/2529785-the-lunar-botanist-with-a-plan-to-farm-vegetables-on-the-moon/

本文由AI翻譯自文章作者Robin George Andrews的作品,如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán),請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)布后聯(lián)系作者刪除.

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