火星 ， 它能种地吗？
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今天我的一个朋友不自觉就开始思考起了这个问题 ， 原因也很简单 ， 喜大普奔 ， 据央视报道：
5月15日7时18分 ， 天问一号探测器成功着陆火星 ， 在火星上首次留下中国人的印迹 。
没错 ， 在闯过重重障碍后 ， 我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功 。
民以食为天 。 着陆成功后 ， 让万千网友心心念念的下一步 ， 便是在火星上种地建设农业基地 。
但是 ， 从地球长期往火星运送补给的方案困难重重 ， 成本极高 。 这种方式难以维持大型的火星基地 ， 火星基地发展农业无疑是重中之重 。
影响农业的最重要的因素便是水源 ， 这个问题已经解决 ， 水可以从火星土壤和南北极冠的水冰甚至地下水湖中获取 。
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（图片来源自SciTech Daily）
地球上的植物经过阳光数亿年的照顾 ， 适应了环境 ， 形成了对太阳的依赖 。 在火星上 ， 植物几乎不可能依赖天然的阳光作为能量来源 。
持续数月的席卷火星的沙尘暴可能阻挡阳光到达火星表面 ， 形成危机 。 近乎密闭的火星基地不可能有自然光照明 ， 这会影响植物生长 。
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因此 ， 火星基地发展农业必须依靠人造光源 ， 光源能量可以来自太阳能光田存储的太阳能 ， 或者是核能、地热（如果还有）和化学燃料等 。
每种植物都有自己偏好的电磁波频段 ， 目前植物学家已经能够为特定植物提供特定的光照条件 ， 大大降低了能源消耗 。
在人类肉眼看来 ， 这些人造光呈现出单一颜色 ， 甚至昏暗无比 ， 但它们却形成植物生长发育的最完美的环境 。
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火星土壤总体上极其干燥 ， 根据现有证据并未发现土壤中有复杂的有机物 。 由于宇宙辐射的长期影响 ， 火星土壤带有一定的放射性 ， 还广泛存在各种氯化物 ， 必须经过处理才能为农业所用 。
庆幸的是 ， 火星土壤中有足够的硅酸盐和微量元素等地球土壤基本成分 。 可采用自动耕作机器人对土壤进行加热 ， 或以化学反应方式逐渐对火星土壤进行改良 。 在建设半地下基地时 ， 选用深层土壤无疑更好 ， 深层土壤水分含量更高 ， 辐射量更低 。
而且 ， 好奇号火星车在工作期间甚至发现火星深层土壤疑似有周期性释放甲烷气体的现象 ， 使人们对火星深层土壤的结构更是浮想联翩 。 对于火星土壤中缺乏的营养成分 ， 如氮、磷、有机物等 ， 估计只能依靠地球补给 ， 而它们在密闭状态下是能够高度循环利用的资源 ， 总体能够满足农业需求的动态平衡 。
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（图源：NASA）国际空间站的实验菜地
采用看起来奇怪的LED光照技术
此外 ， 二氧化碳是植物的天然肥料 。
不少现代农业机构提高大棚中的二氧化碳含量 ， 以提高植物的生长效率 。 对未来的火星农场而言 ， 二氧化碳是近乎免费的肥料 ， 可以直接从火星大气中获取 。 此外 ， 人类呼吸产生的二氧化碳也可以由植物消耗掉 。
大家可能记得电影《火星救援》中种植土豆的情景 。 事实上 ， 这的确是一个最佳选项：土豆对土壤肥力要求较低 ， 对水分要求适中 。 土豆产量大 ， 生产周期短 ， 是人类的主粮之一 。
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（电影片段）
国际知名的荷兰瓦格宁根大学 ， 模拟火星土壤进行了一系列农作物种植实验 ， 实验蔬菜品种包括番茄、黑麦、萝卜、豌豆、韭菜、菠菜和水芹等 。
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在长达数年的载人航天工程中 ， 苏联的礼炮系列/和平号、美国的天空实验室、中国的天宫实验室和国际空间站 ， 都进行过生菜、大米、小麦、洋葱、黄瓜、白菜等种植实验 。 中国的嫦娥4号登陆月球时 ， 携带了一个微型生物系统 ， 开发菜地 。 利用太空失重和辐射环境进行太空育种 ， 是已经得到验证的成熟技术 。
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（图源：ColinMarquardt）
早在20世纪 ， 就有生物学家修建了封闭的大型模拟生态系统 。 在封闭系统内 ， 很多动植物在人为控制下形成了良性生态循环
未来 ， 人类培育的植物将会成为火星基地的主要种植品种 。 随着育种技术的进步 ， 会有越来越多的植物进入这个名单 。
可以想象 ， 未来的火星基地可以生产大量可供选择的蔬菜和水果 。 在穿衣方面 ， 除了外出时需要穿上宇航服之外 ， 火星移民几乎都生活在温度、湿度、气压完全稳定的基地中 ， 并不需要准备四季衣服 。
在火星上可以种植蓖麻类植物 ， 它们的适应能力很强 ， 是优秀的经济作物：枝干可以制作纤维 ， 叶子可以用来饲养蓖麻蚕 ， 制作蓖麻蚕丝；二者可以作为人类衣物的原料 。
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火星上的矿物原料可以用来制作染料 ， 从农作物中也可以提取天然色素 。
例如 ， 鲜花可以作为观赏作物 ， 也可以作为大量天然色素的来源 。 火星基地的每位成员可以有彰显个性的衣物 。
此外 ， 蓖麻籽可提炼出食用蓖麻油和工业原料 ， 在提炼过程中产生的蓖麻粨可以制作蛋白质饲料 ， 剩余部分也可以变废为宝 ， 成为农业和工业原料 。 在火星上 ， 使用现代化农业技术将是必然的 。
在密闭空间内 ， 小型机器人可以自动完成播种、监控、施肥、授粉、收获等一系列过程 ， 极大地提高生产效率 。
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太空育种技术非常方便 ， 只需将种子放到火星表面 ， 受到一定剂量辐射即可；用以培育植物新品种的转基因等技术也将日趋成熟 。 种植农作物对现代航天技术而言已经不再是挑战 ， 但不能指望每个火星移民都是素食主义者 ， 动物蛋白的获取将是一大难点 。
现在 ， 很多科学家在研究如何解决这个问题 。
在时长一年的月宫1号实验期间 ， 中国进行了黄粉虫养殖实验 ， 所有材料均来自密闭的基地空间 。
黄粉虫干品含脂肪30% ， 含蛋白质高达50%以上 ， 还含有磷、钾、铁、钠、铝等常量元素和多种微量元素；在经过油炸处理后 ， 其口感不输于市面上任何小吃 。
在实验期间 ， 基地成员的重要动物蛋白质来源就是黄粉虫 。 对于大麦虫 ， 相信有人并不陌生 ， 它在不少地方就是一道菜 。
在火星上 ， 这些生物恐怕会成为人们常见的食物 ， 而不只是偶尔尝鲜 。
（前方图片高能温馨预警）
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（黄粉虫示意图）
荷兰瓦格宁根大学的维格·沃姆林克（WiegerWamelink）教授曾在实验中将成年活蚯蚓投放到模拟火星土壤中 ， 评估它们在独特土壤环境中的适应能力 。 研究人员并未料到实验中的蚯蚓能够成功繁殖 。
沃姆林克在一份声明中说：很明显 ， 肥料刺激它们生长 ， 特别是在模拟火星土壤中 ， 而且我们看到那些蚯蚓非常活跃 。 最令人惊奇的是 ， 在实验末期 ， 我们在模拟火星土壤中发现了两条小蚯蚓 。
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蚯蚓一方面可以作为改善土壤的重要工具 ， 另一方面也可以作为人类生存需要的蛋白质来源 。
2019年 ， 中国科幻电影《流浪地球》上映 ， 把蚯蚓干描述为非常奢侈的食物 。 此外 ， 随着生物技术的进步 ， 利用基本原料在实验室环境下培养肉类的可能性也大大提高 。
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（蚯蚓干剧照）
有科学家进行过培养基中的牛肉生长实验 ， 生产出的牛肉几乎以假乱真 ， 在口感上和真牛肉相差无几 ， 甚至可以按照客户需求定制 。
如果火星移民对来自低等软体动物的蛋白质有心理抵触 ， 就可以将其升级为人造肉或者提炼成氨基酸、维生素等胶囊 。
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短期看来 ， 在寸土寸金的火星基地里大规模养殖牲畜的可能性很低 。
动物需要生长空间和食物来源 ， 它们造成的污染难以处理 。 养殖大型家畜占用的资源不亚于人类自身 ， 是巨大的资源浪费 。 如果要享用大餐 ， 或许需要从遥远的地球定制 。
在火星养殖动物只是一个遥远的设想 ， 连养一只鸡都很难 。 如果并不介意 ， 实验室生产的牛肉和鸡肉 ， 与真正的肉并没有什么实质区别 。
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总体来说 ， 建立独立的植物种植仓 ， 进行无土栽培 ， 利用最新的种植技术（极少光照和能量消耗） ， 是非常现实的 。 在相对密封的植物种植仓中 ， 养分充足 ， 二氧化碳含量远超地球 ， 有精心选育的植物品种 ， 那里的重力不及地球一半 ， 植物可以生长得更大 。
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（影视剧中被放大的植物）
这意味着人工培育的植物产量可能远远超过地球上的产量 。 而且 ， 农作物能够产生大量氧气供人类使用 。 在封闭环境中 ， 水分近乎可以实现无限循环 。
植物的废弃秸秆等 ， 可以被加工成昆虫饲料 。 作为奢侈品 ， 搞私人定制的家禽饲养工程 ， 也未尝不可 。
综上所述 ， 人类在火星上的吃饭问题能够基本解决 。
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主要参考：《下一站火星》
封图：douban
_原题_：在火星上种菜吃蚯蚓干 ， 中国成功登陆火星后我DNA动了
来源：狂丸科学
【火星移民|我有一个朋友，说想在火星上种……】编辑：蕉
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