火星，它能種地嗎？

今天我不自覺就開始思考起了這個(gè)問題，原因也很簡(jiǎn)單，喜大普奔，據(jù)央視報(bào)道：

「5月15日7時(shí)18分，天問一號(hào)探測(cè)器成功著陸火星，在火星上首次留下中國(guó)人的印跡?！?/p>

沒錯(cuò)，在闖過重重障礙后，我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)著陸火星取得圓滿成功。下面這段來自航天科技集團(tuán)五院的動(dòng)畫，可以幫你快速了解「天問一號(hào)」是如何著陸火星的：

而此時(shí)，正好也有一本書很適合用于了解這顆已經(jīng)被我們觸碰到的星球，它就是《下一站火星》。

1、一本教你如何成為跨行星生存的物種的生存指南。

2、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員鄭永春博士推薦。

3、來自NASA、ESA、JAXA、SpaceX的130張高清圖片，向你展示一個(gè)真實(shí)的火星。

這本書的作者毛新愿是航天工程在讀博士，網(wǎng)名@太空精釀 ，一直致力于航空航天科普。

那么，此時(shí)此刻，就讓對(duì)種地?zé)o比著迷的我們，先來從書中了解一段「火星農(nóng)業(yè)指南」。

民以食為天。

但是，從地球長(zhǎng)期往火星運(yùn)送補(bǔ)給的方案困難重重，成本極高。這種方式難以維持大型的火星基地，火星基地發(fā)展農(nóng)業(yè)無疑是重中之重。

影響農(nóng)業(yè)的最重要的因素便是水源，這個(gè)問題已經(jīng)解決，水可以從火星土壤和南北極冠的水冰甚至地下水湖中獲取。

（圖片來源自SciTech Daily）

地球上的植物經(jīng)過陽光數(shù)億年的「照顧」，適應(yīng)了環(huán)境，形成了對(duì)太陽的依賴。在火星上，植物幾乎不可能依賴天然的陽光作為能量來源。

持續(xù)數(shù)月的席卷火星的沙塵暴可能阻擋陽光到達(dá)火星表面，形成危機(jī)。近乎密閉的火星基地不可能有自然光照明，這會(huì)影響植物生長(zhǎng)。

因此，火星基地發(fā)展農(nóng)業(yè)必須依靠人造光源，光源能量可以來自太陽能光田存儲(chǔ)的太陽能，或者是核能、地?zé)幔ㄈ绻€有）和化學(xué)燃料等。

每種植物都有自己偏好的電磁波頻段，目前植物學(xué)家已經(jīng)能夠?yàn)樘囟ㄖ参锾峁┨囟ǖ墓庹諚l件，大大降低了能源消耗。

在人類肉眼看來，這些人造光呈現(xiàn)出單一顏色，甚至昏暗無比，但它們卻形成植物生長(zhǎng)發(fā)育的最完美的環(huán)境。

火星土壤總體上極其干燥，根據(jù)現(xiàn)有證據(jù)并未發(fā)現(xiàn)土壤中有復(fù)雜的有機(jī)物。由于宇宙輻射的長(zhǎng)期影響，火星土壤帶有一定的放射性，還廣泛存在各種氯化物，必須經(jīng)過處理才能為農(nóng)業(yè)所用。

慶幸的是，火星土壤中有足夠的硅酸鹽和微量元素等地球土壤基本成分?？刹捎米詣?dòng)耕作機(jī)器人對(duì)土壤進(jìn)行加熱，或以化學(xué)反應(yīng)方式逐漸對(duì)火星土壤進(jìn)行改良。在建設(shè)半地下基地時(shí)，選用深層土壤無疑更好，深層土壤水分含量更高，輻射量更低。

而且，好奇號(hào)火星車在工作期間甚至發(fā)現(xiàn)火星深層土壤疑似有周期性釋放甲烷氣體的現(xiàn)象，使人們對(duì)火星深層土壤的結(jié)構(gòu)更是浮想聯(lián)翩。對(duì)于火星土壤中缺乏的營(yíng)養(yǎng)成分，如氮、磷、有機(jī)物等，估計(jì)只能依靠地球補(bǔ)給，而它們?cè)诿荛]狀態(tài)下是能夠高度循環(huán)利用的資源，總體能夠滿足農(nóng)業(yè)需求的動(dòng)態(tài)平衡。

（圖源：NASA）國(guó)際空間站的實(shí)驗(yàn)「菜地」

采用看起來奇怪的LED光照技術(shù)

此外，二氧化碳是植物的天然肥料。

不少現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)構(gòu)提高大棚中的二氧化碳含量，以提高植物的生長(zhǎng)效率。對(duì)未來的火星農(nóng)場(chǎng)而言，二氧化碳是近乎免費(fèi)的肥料，可以直接從火星大氣中獲取。此外，人類呼吸產(chǎn)生的二氧化碳也可以由植物消耗掉。

大家可能記得電影《火星救援》中種植土豆的情景。事實(shí)上，這的確是一個(gè)最佳選項(xiàng)：土豆對(duì)土壤肥力要求較低，對(duì)水分要求適中。土豆產(chǎn)量大，生產(chǎn)周期短，是人類的主糧之一。

（電影片段）

國(guó)際知名的荷蘭瓦格寧根大學(xué)，模擬火星土壤進(jìn)行了一系列農(nóng)作物種植實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)蔬菜品種包括番茄、黑麥、蘿卜、豌豆、韭菜、菠菜和水芹等。

在長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的載人航天工程中，蘇聯(lián)的禮炮系列/和平號(hào)、美國(guó)的天空實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)的天宮實(shí)驗(yàn)室和國(guó)際空間站，都進(jìn)行過生菜、大米、小麥、洋蔥、黃瓜、白菜等種植實(shí)驗(yàn)。中國(guó)的嫦娥4號(hào)登陸月球時(shí)，攜帶了一個(gè)微型生物系統(tǒng)，開發(fā)「菜地」。利用太空失重和輻射環(huán)境進(jìn)行太空育種，是已經(jīng)得到驗(yàn)證的成熟技術(shù)。

（圖源：ColinMarquardt）

早在20世紀(jì)，就有生物學(xué)家修建了封閉的大型模擬生態(tài)系統(tǒng)。在封閉系統(tǒng)內(nèi)，很多動(dòng)植物在人為控制下形成了良性生態(tài)循環(huán)

未來，人類培育的植物將會(huì)成為火星基地的主要種植品種。隨著育種技術(shù)的進(jìn)步，會(huì)有越來越多的植物進(jìn)入這個(gè)名單。

可以想象，未來的火星基地可以生產(chǎn)大量可供選擇的蔬菜和水果。在穿衣方面，除了外出時(shí)需要穿上宇航服之外，火星移民幾乎都生活在溫度、濕度、氣壓完全穩(wěn)定的基地中，并不需要準(zhǔn)備四季衣服。

在火星上可以種植蓖麻類植物，它們的適應(yīng)能力很強(qiáng)，是優(yōu)秀的經(jīng)濟(jì)作物：枝干可以制作纖維，葉子可以用來飼養(yǎng)蓖麻蠶，制作蓖麻蠶絲；二者可以作為人類衣物的原料。

火星上的礦物原料可以用來制作染料，從農(nóng)作物中也可以提取天然色素。

例如，鮮花可以作為觀賞作物，也可以作為大量天然色素的來源?；鹦腔氐拿课怀蓡T可以有彰顯個(gè)性的衣物。

此外，蓖麻籽可提煉出食用蓖麻油和工業(yè)原料，在提煉過程中產(chǎn)生的蓖麻粨可以制作蛋白質(zhì)飼料，剩余部分也可以變廢為寶，成為農(nóng)業(yè)和工業(yè)原料。在火星上，使用現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術(shù)將是必然的。

在密閉空間內(nèi)，小型機(jī)器人可以自動(dòng)完成播種、監(jiān)控、施肥、授粉、收獲等一系列過程，極大地提高生產(chǎn)效率。

太空育種技術(shù)非常方便，只需將種子放到火星表面，受到一定劑量輻射即可；用以培育植物新品種的轉(zhuǎn)基因等技術(shù)也將日趨成熟。種植農(nóng)作物對(duì)現(xiàn)代航天技術(shù)而言已經(jīng)不再是挑戰(zhàn)，但不能指望每個(gè)火星移民都是素食主義者，動(dòng)物蛋白的獲取將是一大難點(diǎn)。

現(xiàn)在，很多科學(xué)家在研究如何解決這個(gè)問題。

在時(shí)長(zhǎng)一年的月宮1號(hào)實(shí)驗(yàn)期間，中國(guó)進(jìn)行了黃粉蟲養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)，所有材料均來自密閉的基地空間。

黃粉蟲干品含脂肪30%，含蛋白質(zhì)高達(dá)50%以上，還含有磷、鉀、鐵、鈉、鋁等常量元素和多種微量元素；在經(jīng)過油炸處理后，其口感不輸于市面上任何小吃。

在實(shí)驗(yàn)期間，基地成員的重要?jiǎng)游锏鞍踪|(zhì)來源就是黃粉蟲。對(duì)于大麥蟲，相信有人并不陌生，它在不少地方就是一道菜。

在火星上，這些生物恐怕會(huì)成為人們常見的食物，而不只是偶爾嘗鮮。

（黃粉蟲示意圖）

荷蘭瓦格寧根大學(xué)的維格·沃姆林克（WiegerWamelink）教授曾在實(shí)驗(yàn)中將成年活蚯蚓投放到模擬火星土壤中，評(píng)估它們?cè)讵?dú)特土壤環(huán)境中的適應(yīng)能力。研究人員并未料到實(shí)驗(yàn)中的蚯蚓能夠成功繁殖。

沃姆林克在一份聲明中說：「很明顯，肥料刺激它們生長(zhǎng)，特別是在模擬火星土壤中，而且我們看到那些蚯蚓非?；钴S。最令人驚奇的是，在實(shí)驗(yàn)?zāi)┢冢覀冊(cè)谀M火星土壤中發(fā)現(xiàn)了兩條小蚯蚓?！?/p>

蚯蚓一方面可以作為改善土壤的重要工具，另一方面也可以作為人類生存需要的蛋白質(zhì)來源。

2019年，中國(guó)科幻電影《流浪地球》上映，把蚯蚓干描述為非常奢侈的食物。此外，隨著生物技術(shù)的進(jìn)步，利用基本原料在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下培養(yǎng)肉類的可能性也大大提高。

（蚯蚓干劇照）

有科學(xué)家進(jìn)行過培養(yǎng)基中的「牛肉」生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)，生產(chǎn)出的「牛肉」幾乎以假亂真，在口感上和真牛肉相差無幾，甚至可以按照客戶需求定制。

如果火星移民對(duì)來自低等軟體動(dòng)物的蛋白質(zhì)有心理抵觸，就可以將其升級(jí)為「人造肉」或者提煉成氨基酸、維生素等膠囊。

短期看來，在寸土寸金的火星基地里大規(guī)模養(yǎng)殖牲畜的可能性很低。

動(dòng)物需要生長(zhǎng)空間和食物來源，它們?cè)斐傻奈廴倦y以處理。養(yǎng)殖大型家畜占用的資源不亞于人類自身，是巨大的資源浪費(fèi)。如果要享用大餐，或許需要從遙遠(yuǎn)的地球定制。

在火星養(yǎng)殖動(dòng)物只是一個(gè)遙遠(yuǎn)的設(shè)想，連養(yǎng)一只雞都很難。如果并不介意，實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)的「牛肉」和「雞肉」，與真正的肉并沒有什么實(shí)質(zhì)區(qū)別。

總體來說，建立獨(dú)立的植物種植倉(cāng)，進(jìn)行無土栽培，利用最新的種植技術(shù)（極少光照和能量消耗），是非?，F(xiàn)實(shí)的。在相對(duì)密封的植物種植倉(cāng)中，養(yǎng)分充足，二氧化碳含量遠(yuǎn)超地球，有精心選育的植物品種，那里的重力不及地球一半，植物可以生長(zhǎng)得更大。

（影視劇中被放大的植物）

這意味著人工培育的植物產(chǎn)量可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過地球上的產(chǎn)量。而且，農(nóng)作物能夠產(chǎn)生大量氧氣供人類使用。在封閉環(huán)境中，水分近乎可以實(shí)現(xiàn)無限循環(huán)。

植物的廢棄秸稈等，可以被加工成昆蟲飼料。作為奢侈品，搞私人定制的家禽飼養(yǎng)工程，也未嘗不可。

人類在火星上的吃飯問題能夠基本解決。

來源：狂丸科學(xué)