5月15日 ， 我国自主研发的天问一号探测器成功着陆于火星乌托邦平原 ， 火星首次迎来了中国的拜访 。
人类为什么要探索火星？ 
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每个人对这个问题可能都有不同的答案 ， 民以食为天 ， 对于某些吃货来说 ， 答案也许是—— 
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还记得当时新闻说月壤不能种菜 ， 急坏了多少朋友 。
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别说吃货只知道吃 ， 实现在火星或者地球外其他地方种菜是有重要意义的 。
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宇航员在空间站工作和其他长期的太空任务中 ， 食物的供应是必要但又极其昂贵的 。 美国国家航空航天局（NASA）的研究表明 ， 一位在国际空间站的宇航员平均每天就需要消耗1.8kg的食物 。
要知道 ， 由长征五号遥四运载火箭搭载的火星车 “祝融号” 就历经了近6个月的时间才到达火星 ， 若是要把人类送到火星上 ， 每个人在路上就得消耗300多公斤的食物 。 如果是一支四个人的队伍要执行为期三年的火星探索任务 ， 总共的食物消耗量将高达8吨 。
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想要在出发时就带齐所需的食物显然不切实际 ， 而食物的再补给更是极其昂贵且风险很高 。 因此最值得考虑的选项当然是：
在火星上种菜！
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当然 ， 在火星种菜的好处不只是为了给我们提供新鲜食物 。 要想有朝一日能将人类送上火星 ， 甚至在火星上创造出文明 ， 就必须在火星上创造出可资源循环的生态系统 。 而植物作为生态系统中的生产者 ， 自然是必不可少的一环 。
不过在火星上种菜到底有多困难呢？
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太阳系八大行星位置 来源：wiki
火星（Mars）作为离太阳第四近的行星 ， 很早以前就被中西方的天文学家观测到了 。 因为火星地表处广泛分布着氧化铁 ， 在视觉上呈现为橘红色 ， 在肉眼可见的天体中独具一格 。 我们古人观察它时就发现其荧荧如火 ， 位置、亮度也飘忽不定 ， 故命名为荧惑 。 在欧洲 ， 火星被命名为玛尔斯 ， 在罗马神话中是战神的意思 。
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火星的真实色彩影像 ， 2007年2月罗塞塔号拍摄
火星与太阳的距离略大于地球 ， 因此它的日射量相对较少 ， 地表平均温度实际观测值约为零下33℃ 。 但相对于距太阳更近的金星（Venus） ， 其表面的平均温度高达462℃ ， 火星上的温度已经算相当温和了 。
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八大行星地表温度 来源：wiki
火星基本上是个沙漠行星 ， 地表上遍布沙丘、砾石 ， 没有稳定的液态水体 。 但是相对于主要由氢、氦组成的没有明确界定的固体表面木星（Jupiter）来说 ， 火星算比较理想的适合着陆的行星了 。
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古瑟夫撞击坑充满沙石的地表 来源：wiki
火星大气层相对于地球稀薄很多 ， 平均地表气压只有约600Pa ， 大概是地球表面气压的0.6% 。 大气成分主要为二氧化碳 ， 占了95% ， 其余有3%的氮气 ， 1.6%氩气 ， 很少的氧气、水汽等 。 但是相对于有着较浓厚大气层（大气压力约地球的92倍）的金星来说 ， 火星更适合制造人工基地 。
除了这些基本条件 ， 影响农业最重要的因素便是
水
好消息是火星上有足够的水供我们种菜 。
2013年 ， NASA报导好奇号火星探测器发现火星土壤含有丰富水分 ， 大约占其重量的1.5~3% ， 显示火星有足够的水资源供给未来移民使用 。 2018年 ， 意大利科学家在火星上首度发现一个地下液态水湖 。 该研究称 ， “火星地下及电离层高级探测雷达”在火星南极冰层下1.5千米处发现一个大型液态水湖 ， 里面含有盐 。 湖的直径约为20千米 ， 温度至少为零下10度 。
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北极初夏的冰盖（1999年）
地球植物还需要吸收光照来获得能量 。 由于火星日照强度小 ， 且沙尘暴活动频繁 ， 稳定的太阳光很难得到 ， 只能通过太阳能、核能、化学燃料等方式生产人造光源 。
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火星土壤是由岩石受风化后产生的碎屑物质 ， 含有植物生长所需的大量和微量元素 ， 也有一些高氯酸盐、过氧化物 ， 而且目前并没有证据表明含有机物质混在其中 。
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来源：youtube
因此火星土壤并不适合直接种菜 ， 但是可以对其改良 ， 处理有毒的高氯酸盐等物质 ， 再添加一些有机物质使土壤肥沃 ， 从而满足种菜的需求 。 火星大气层中含量丰富的二氧化碳 ， 这也是植物的天然肥料 。
光说不练假把式 ， 科学家们也模拟了火星土壤的成分 ， 对植物进行了种植 。
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火星模拟土壤 来源：youtube
为了使火星土壤适合植物生长 ， 研究人员会在其中添加有机物质 ， 并且使其蓬松 ， 让水能通过土壤被植物的根系所吸收 。 有机物质的一个来源可以是被杀灭了病原体之后的人类粪便 ， 一旦开始种植 ， 我们便可以继续用剩下的植物和食物进行堆肥 。
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来源：电影《火星救援》
有毒的高氯酸盐可以通过流动的水将其冲走 ， 或者还可以在土中引入以高氯酸盐为食的细菌 ， 作为副产品 ， 高氯酸盐降解菌还会释放出氧气 。
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高氯酸盐降解途径 来源：baidu
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高氯酸盐降解菌JD15和JD22的SEM图
来源：baidu
科学家们使用火星模拟土壤、月球模拟土壤和地球土壤种植豌豆 ， 发现火星土壤的产量仅次于地球土壤 ， 而月球土壤的产量却是地球土壤的一半 。
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来源：youtube
除了土培方法 ， 科学家们还发展出了许多无土栽培的方法 ， 比如说水培 。 通过将植物的根系直接浸润于营养液中 ， 给植物提供充足的水分和养分 。 水培相比土培 ， 培育过程可调节性更强 ， 品质也更好 。
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水培蔬菜 来源：baidu
为了实现在火星种菜的目标 ， 人类其实已经做了很多的尝试 。
由火星协会 (Mars Society) 开展并实施的火星模拟研究站计划(MARS)模拟了未来可能的火星居住环境 。 已建立的站点包括位于加拿大北部德文岛(Devon Island)上的Flashline火星北极研究站(FMARS)和位于美国犹他州南部San Rafael高地的火星沙漠研究站(MDRS) 。
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Flashline火星北极研究站 来源：Wiki
以火星沙漠研究站(MDRS)为例 ， 它由三部分组成：人类栖息地单元(The HAB)、温室种植单元(GreenHab)和一个火星观测站(the Musk Mars Desert Observatory) 。 其中 ， GreenHab是一个用于种植作物和植物研究的温室 ， 旨在模拟在火星上的温室种植可能会面临的挑战 。 在GreenHab内种植的植物主要是香草、绿色蔬菜、萝卜、西红柿等其他蔬菜 。
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火星沙漠研究站(MDRS) 来源：Wiki
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The GreenHab 来源：Wiki
笔者节选了一些GreenHab实验人员的每日报告来让大家感受一下种菜的乐趣：
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来源：GreenHab
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来源：GreenHab
除美国之外 ， 还有其他国家也开展了相关实验 。 比如在国际空间站上进行的拉达实验和欧洲模块化栽培系统测试 。 它们都是用于在太空中种植少量的新鲜食物的一些尝试 。
2019年我国发射的嫦娥四号的月球着陆器携带了月球微型生态圈——它尝试构建可自我维持的人造环境 ， 由一个小型的密封容器构成 ， 里面装有植物种子 ， 此外还有养料、空气、水、酵母和果蝇卵 。 这也是人类历史上第一次尝试在月球 “种菜”。 它为科学家研究在月球上低重力、温差大和长光照条件下的生物生长和光合作用提供了条件 。
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微型生物圈实验中棉花种子发芽 来源：新华社
通过上述科学研究 ， 目前看来去火星种菜成功的可能性还是不低的 。 想象一下在火星种菜这种“田园牧歌”般的生活 ， 大家是不是对去火星生活产生了一些期待呢？
【火星大气|莪們哋姃蒤是星辰大(zhong)海(cai)】参考资料：
[1] Space Farming Wikipedia
[2] Flashline Mars Arctic Research Station Wikipedia
[3] Mars Desert Research Station Wikipedia
[4] 郭静 高氯酸盐降解菌的鉴定和特性研究
[5] GreenHab Webpage
[6] Did NASA Just Solve The Perchlorate Problem On Mars? YouTube
编辑：小林绿子啵啵蛏
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