想吃“火星米饭”，这样改造农场？
来源： 科普时报 发布时间：2023-05-11
近日，彩色版中国首次火星探测火星全球影像图正式发布，将为开展火星探测工程和火星科学研究提供质量更好的基础底图。作为太阳系中与地球环境最为相似的行星，火星影像图也将对研究地球的演化进程提供借鉴。
除了科学意义，还有不少人梦想能够在火星上建立新的家园，脑洞大开的“火星移民”计划常被提及。但是，如果解决不了粮食问题，这一设想就无法真正实现。目前，火星还是“蛮荒之地”，“定居”火星后我们吃什么喝什么？真能像电影《火星救援》中描绘的那样，在火星种土豆吗？
火星土壤不利于农作物生长
火星之所以成为人类太空移民的首选地，是因为它与地球同处于太阳系的宜居带中，是最接近地球的一个行星。火星也有四季变化，一天24小时37分，与地球有着几乎相同的昼夜轮替时间，一年折合地球日来算约有686天，在火星上看到的太阳也是东升西落。
虽然与地球十分相似，但火星大气很稀薄，昼夜温差太大，氧气含量极低，二氧化碳含量相对较高，火星重力大约是地球的三分之一。
“由以上条件可以推断，人类能够在火星上带着氧气瓶轻快地行走，在环境受控的温室中植物能够在火星上直立生长，利用二氧化碳进行光合作用并茁壮成长。” 中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员郑慧琼解释说。
然而，火星土壤状况如何？它是否能保证植物的扎根、农作物的生长？从一些研究中我们得知，火星土壤的含铁量极高，主要是以氧化铁的形式存在；含硫量也很高，约是地球上的100倍，易使植物中毒；钾含量较少，是地球上的五分之一；火星上还没有有机物。
“地球植物体中的化学元素共有70多种，主要成分有35种。其中一半以上在火星土壤中都具有，但是其化学元素的含量与地球土壤差异非常大。”郑慧琼说，火星整体环境条件相比地球要恶劣得多。
目前来看，人类无法在火星上生活很久，其中一个重要原因是火星土壤不利于农作物的生长，可能什么东西也种不出来。
搭建温室改造火星农场
不久前，行星科学家在月球和行星科学会议上分享了一个惊人的发现：火星土壤或许可以种水稻。为了测试水稻是否能在火星泥土中生长，科学家模拟出火星土壤模拟物，并在上面种植基因变异的水稻品种。即使在人造火星土壤中添加少量高氯酸盐（火星表面发现的有毒化学物质），水稻也能发芽。
人类离吃到火星米饭的日子不远了？
“还差得非常远。”郑慧琼进一步解释，火星很大，像地球一样可能在不同区域有不同的土壤成分。火星土壤最显著的特点是铁、硫、高氯酸盐的含量非常高，肯定不能直接种地球植物，包括水稻。加上火星大气、水分稀薄，植物无法在这样的环境中生存。
基于以上原因，郑慧琼给记者模拟了火星农场的建造方案。
第一步是农场的选址。“要选择阳光比较充足，而辐射又小的地方，最好周围距离不远处还有土层较薄、比较容易获得地下水的地域。”郑慧琼说，虽然火星表面的水不能直接被利用，但可以通过净化改造后加以利用。
第二步是在选址完成后派遣无人探测器实地调查，检测和分析选址的气候、土壤、阳光等环境情况。
第三步就是劳动力登场。在郑慧琼看来，人类要先登陆火星，制定火星农场建造方案，开始第一阶段的搭建封闭温室，安装太阳能获取装置，改造火星环境。
待第一阶段完成后，就正式开始了火星农业。
“我们需要把两艘‘诺亚方舟’发射到火星上。”郑慧琼说，第一艘要将抗逆性强的藻类“先锋植物”和益生微生物落地火星进行种植，再辅以一定的土壤改良剂；第二艘可以将一些高产、优质、可口、抗逆性好，以及耐贮藏的农作物品种运往火星。
这些作物在位于火星的人类建造的温室环境中，会逐渐获得遗传和发育上的适应性并不断优化，最终生产火星居民不可或缺的粮食。
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