科研人員首次在模擬月壤中種鷹嘴豆

登月球、探火星，人類懷揣著去其他星球定居的夢想。

要實現(xiàn)這一夢想，除了需要“星艦”之類重型運載工具外，還取決于一個重要因素，即人類能否在外星球培育出農作物，以維持長久的生存。

如今，研究人員正在這一領域邁進——首次在模擬的月球土壤中種植鷹嘴豆，為科學家進一步研究在外太空種植食物積累經驗，也為未來載人任務中減少對包裝食品的依賴鋪平道路。

自創(chuàng)土壤“改良劑”

與地球土壤相比，月球土壤對植物并不友好。

它缺乏植物生長所需的養(yǎng)分——富含營養(yǎng)物質的有機物和微生物，卻充斥著重金屬和其他毒素，這些毒素會“殺死”種子并阻礙植物生長。

不僅如此，月球的微重力環(huán)境也會損害植物有效吸收營養(yǎng)和氧氣的能力，導致所謂根區(qū)缺氧。因此，要在月球土壤中種植農作物并非易事。

為解決這些問題，來自美國得克薩斯州農工大學和布朗大學的兩名科研人員杰西卡·阿特金和薩拉·奧利維拉·桑托斯嘗試引入真菌和蚯蚓糞來改良月壤。

阿特金說，叢枝菌根真菌能分泌出一種蛋白質，包圍重金屬，使其不易被植物吸收。與此同時，叢枝菌根真菌還能幫助消除輻射和微重力對植物生長的影響。

除了叢枝菌根真菌，蚯蚓糞對改良月壤也能起到幫助作用。這種天然肥料富含植物生長所需的氮和磷等營養(yǎng)素。

至于為何選擇種植鷹嘴豆，科研人員表示，這種豆類作物不僅含有高蛋白，而且體積小，抗壓能力強，比其他糧食作物需要更少的水和氮，同時還能與多種微生物形成共生關系。

由于地球上沒有足夠的月壤進行實驗，科研人員復制了“阿波羅”任務帶回的月壤樣本。他們從地球的地質材料中取材，如玻璃和橄欖石、斜長石、鉻鐵礦等礦物，以模擬月壤，相似度達到99%。

科研人員觀察發(fā)現(xiàn)，鷹嘴豆幼苗生長過程中，起初表現(xiàn)出應激特征，似乎在掙扎。但在第7周左右，叢枝菌根真菌開始施展“魔力”，一些鷹嘴豆幼苗的應激現(xiàn)象減少；到第10周，它們開始開花。相比之下，在未引入?yún)仓婢哪M月壤中生長的鷹嘴豆幼苗會漸漸枯萎，葉綠素含量也較低。

不過，科研人員尚未驗證這些鷹嘴豆是否可安全食用，即不含重金屬，對此尚需時日。

有助于恢復可耕地

佛羅里達大學跨學科生物技術研究中心主任、太空生物學家安娜·麗莎·保羅表示，在模擬月壤中種植鷹嘴豆是“一項扎實、出色的工作”，其建立在過去幾十年美國國家航空航天局以及其他科學家進行大量科學研究的基礎上。

2022年，佛羅里達大學的科研人員曾在“阿波羅”任務期間收集的月球風化層土壤中種植出擬南芥種子——一種芥菜科的小型雜草。

根據(jù)保羅的說法，下一步將研究混合真菌和蚯蚓糞的“改良劑”能否在真正的月球土壤中發(fā)揮作用。

在奧利維拉看來，由于氣候變化正在威脅生態(tài)環(huán)境和農業(yè)發(fā)展，這項研究還可以幫助恢復和保護地球上脆弱的可耕地。