火星移民|想移民外星球？先看看它们的土壤行不行_移民|火星大气|财经

土壤是地球陆地的皮肤。在这颗蓝色的星球上，虽然水是最根本的生命之源，但各种类型的土壤对生物圈来说也是绝对不可或缺的。发育良好的肥沃土壤是无法在短时间内再生的珍贵资源，前阵子黑龙江的黑土地遭到大规模盗卖的案件还上了新闻。
当然，土壤并非地球这颗行星的专利所有，事实上，任何具有疏松表面的岩石行星理论上都可以说是拥有“土壤” 。从今年2月27日起，国家博物馆就正在展出来自月球的太阳系最贵“土”特产：由嫦娥五号携回的100克月壤。

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【火星移民|想移民外星球？先看看它们的土壤行不行】图片来源：国家博物馆官网
月壤的成分，是月岩的碎屑、粉末、角砾和撞击熔融产生的天然玻璃等物质，类比一下，和地球上的火山灰有些相似，火山灰也正是常见的用来制作模拟月壤的原料。但是，在地球上，我们并不会直接把火山灰当做土壤，这些碎屑只是所谓的“成土母质” ，还需要经过长期发育，才能成为我们普遍印象中的“土壤” 。
从这个角度来说，月壤虽然也有“土壤”的名分，但它还只是个宝宝，还根本没有开始发育。它还需要经历自然发育或者人工改造，才能成为名副其实的可以种植作物的土壤。

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什么样的星球上才会有土壤？
地球上的成土母质，主要来自岩石经过风化破碎后形成的碎屑。同样，只要是有着岩石外壳、同时其表面因为各种原因可以让岩石疏松破碎的星球，都有产生土壤的潜力。
作为成土母质的岩石碎屑，是土壤的物质基础，它的矿物组成，会“遗传”给后续发育的土壤，不管土壤的发育成熟度如何，都会留下成土母质的痕迹。在地球上，这些岩石碎屑会经历复杂而漫长的“成土过程”：
风化作用让成土母质中的原生矿物分解成更简单的组分，让一部分矿物养分可溶于水，成为土壤的养分基础；同时，土壤中形成各种次生的黏土矿物，让水分和溶于水的矿物质离子能够更好地蓄留在土壤中。
与此同时，雨水落在原始土壤上，一边溶解土壤表面的物质，一边向下渗透，让养分向土壤下层渗透，使得土壤的成分产生纵向的变化。

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当土壤把养分准备好之后，生物就加入了它的发育过程。首先是微生物，它们的繁衍和死亡增加了土壤中的有机质和细土，为高等植物的生长奠定基础。植被的覆盖让有机质更多地积累，而人类的耕作又使得土壤进一步熟化……
在地球各地，不同的成土母质在不同的成土条件下，经历形形色色的成土过程，最终形成各种类型的不同土壤。它们的共同特点，是在作为骨架的矿物质颗粒之外，还有无定形的各种有机质颗粒，以及存在于颗粒间隙中的各种液体、气体和生物。
毋庸置疑，不管是哪一种成土过程，月壤都根本没有经历过。月球上没有水也没有大气，因此也不存在地球上的大多数风化作用，岩石的破碎主要有三个原因：热胀冷缩造成的破裂，宇宙射线和太阳风粒子的轰击，还有陨石和微陨石的撞击。不像地球上的岩石碎屑随即要经历气候和生物的双重作用，月壤还保留着它破碎后的原始模样，颗粒表面有棱有角、凹凸不平。这种最原始的状态，最多算是土壤的骨架，只能为植物的根系提供物理上的支撑。利用月壤栽培的植物，其生长实际上依靠的是灌注在月壤颗粒缝隙间的营养液，本质上可以算是水培的。

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（a）NASA照片S69-54827号，（b）NASA照片S87-38812号，来自阿波罗11号携回10084号样本的月壤颗粒照片。图片来源：TheLunar Sourcebook, via Lunar and Planetary Institute

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但在太阳系里，还有一颗星球，它的成土母质已经走过了半吊子的成土过程，表面的风化层离真正可以种植作物的土壤又近了一步，那就是火星。
火星表面曾经也有大气和水，成土母质有机会至少经历风化和淋溶，让原本的矿物成分发生变化。证据是在火星的许多地方，都发现了大量的次生黏土矿物：

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陨石撞击和水土侵蚀让火星地表下的黏土矿物暴露出来。图片来源：NASA/JPL-Caltech/JHUAPL
如果把月壤的发育程度作为0 ，而东北黑土地的发育程度作为100的话，火星的土壤差不多已经及格。虽然我们还不知道火星的成土过程中是否曾经有过微生物参与，但黏土矿物至少已经让火星的土壤具备了蓄养水分和矿物养分的基本能力，只需稍稍改造，就能用于种植作物。电影《火星救援》中在火星土壤中添加水和肥料就能种植土豆的情节并非天方夜谭，在地球上，模拟火星土壤和火星气候条件下种植的土豆也已成功生长。

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地球、火星和月球的土壤，代表了岩石星球表面土壤充分发育/不充分发育/原始状态的三个阶段。
未来如果探访更多的岩石星球，它们的表面也只会处于这三个阶段之一。可以确定的是，假如以后真的发现某颗星球具备发育完全的土壤圈，那它一定也会有配套的大气圈、水圈和生物圈。简言之，有“真正”的土壤，才会是“真正”的另一个地球。

火星移民|想移民外星球？先看看它们的土壤行不行

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