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植物正在太空中是若何发展的?

gecimao 发表于 2019-03-13 03:35 | 查看: | 回复:

  这个绿色小生命刚来到月球的时候还是颗棉花种子,塞在嫦娥4号探测器中。史上第一次,人类的飞行器来到了月球的背面,在这永远不会转过来面向地球的一侧登陆。随着种子一并来到月球背面的,还有一个舒适的家:水、空气、土壤和供暖系统。这些幼苗摩肩接踵挤在一起,就像一个微型的绿色森林,给这片贫瘠的土地添了一丝生命的气息。

  月球上夜幕降临,没有了足够的光照,这个飞行器检测到的周围地表温度便骤降至零下52摄氏度,加之幼苗供暖系统的寿命不够长,这些新生的植物便冻死了。

  正如你所想象的那样,外太空对植物、人类或者绝大多数生物都不友好,也许类似水熊虫这样的缓步类动物是个特例,这是一种长得像小虫的微生物。假如你在国际空间站外面插下一朵雏菊,它马上就会死亡。其细胞中的水分会冲破细胞壁,然后蒸发成水蒸气消散殆尽,只留下一朵冻干的花朵。

  中国的这项实验标志着人类在月球上首次种植生物物质(在此之前,月球上确实也存在生物物质,美国宇航局礼貌地将它成为“排便收集装置”)。太空中植物生长开花的历史已经有些年份了,它们的成长只不过需要比地球上的同类更多的关心和呵护罢了。

  拟南芥(Arabidopsis thaliana)是第一批在外太空生长开花的植物。1982年,在如今已经废弃的前苏联礼炮7号空间站,这种能开出白色小花的细长植物首次绽放。科学家选择这种植物作为第一个带上太空的品种是有原因的:它的生命周期较短,人们可以在短时间内进行多种分析,因此拟南芥也被称为植物科学中的果蝇。

  今天,一些植物正在国际空间站里蓬勃生长,这也是人类在地球以外的唯一实验室。这些生命被培育在装有人造光源的特殊房间里,用人造光代替太阳。另外,人们把植物播种在一种类似猫砂的营养丰富的物质中,并撒上肥料。在太空环境下,水不会自己流下,因此一定要小心翼翼地将其注入植物的根部。在微重力的环境下,气体有时候会结成气泡,因此房间的顶上都装有风扇,以保证二氧化碳和氧气充分流动。

  空间站里最先进的一个房间大概只有一个迷你冰箱的大小,但里面配备了精准的传感器,调控舱内的情况。宇航员们的任务就是加水、更换过滤器。地球上的科学家可以远程操作一切,从温度到湿度,从氧气到二氧化碳水平,都在他们的掌控之中。

  在这种不寻常的环境中,植物并没有因为生存而发生进化。宇航员至今已经种了好几种生菜、萝卜、豌豆、百日草和向日葵,而且都长势良好。“植物的适应能力很强,它们这是迫不得已——毕竟它们也没长脚,跑不掉。”美国国家宇航局肯尼迪太空中心的科学家乔亚·马萨(Gioia Massa)介绍说,她主要的研究对象是微重力条件下的植物生长。

  科学家惊奇地发现,在太空,原本塑造了我们一切生理活动的重力消失了,植物的生长发育却没有受到阻碍。在地球上,植物从种子中破壳而出,在向外探索寻找养分的过程中,会发育出丝状的根系。长期以来,科学界一致认为这些运动在一定程度上受到了重力的影响。然而在国际空间站里,没有了重力的引导,植物的根系一样长成了相同的样子。

  对NASA来说,人们想要探索地球以外的太空农场,空间站里的培养室就是研究的第一步。如果人类真的要飞到另一个星球去,足够的食物必不可少。许多年来,NASA一直在努力研发食谱,给国际空间站的宇航员供应热稳定或是经过低温干燥的主材和小食,从炒鸡蛋到照烧鸡肉,应有尽有。这些食物可以吃很长一段时间,但如果要跑上一趟火星之旅的话,单凭这些就撑不住了。国际空间站的首席科学家朱莉·罗宾逊(Julie Robinson)说。

  “直到今天,即便有了冷冻食物,但我们还没有一种系统能让这些食物在很长一段时间里锁住所有的营养成分。”罗宾逊说。

  未来的火星宇航员可能会随身带着各种各样的种子,有点像挪威的斯瓦尔巴全球种子库,然后开启新的篇章,成为第一代外星农民。然而在火山灰一般的火星土壤里,没有任何一棵植物能够存活。况且这片土地上也没有足以支持生命活动的有机物——在地球上,这些有机物可是历经了一代又一代植物的分解才得以形成。火星上的气体还包含着对人类有毒的化合物。宇航员当然可以通过化学手段将土壤转换成可耕种的田地,但也许还是照搬国际空间站的培育室来得容易。

  在火星,植物的生长环境可能是气候可控的温室,这里有营养丰富的凝胶和明亮的灯光,水通过溶液滴灌到根系中,或者通过天花板释放的细腻烟雾输送给植物。任何人想要在火星上生活,都需要许多这样的外星花园——在培养皿里种蔬菜毕竟不切实际。

  宇航员已经能够在太空做沙拉了。2015年,国际空间站的宇航员吃到了一种红色长叶生菜的叶子,这种生菜是长在NASA的第一个新鲜植物培养室里的。他们加了一点点油醋汁,然后咬了一口。“太棒了,”宇航员谢尔·林格伦(Kjell Lindgren)说,“好吃到飞起。”

  马萨说,地球上还没有人吃过太空蔬菜。一些在国际空间站种植的蔬菜被送回了地球,用作科学研究,但回到地面的时候它们往往被冷冻保存,或者浸泡在化学溶液中。“冷冻更利于研究,但我觉得短期内大家不会喜欢生菜冰棒的。”

  NASA的科学家在这些实验中所考虑的还不仅仅是营养。单纯为了种植物而种植物也不失为一件乐事。研究表明,园艺可以舒缓心情,有益身心健康。未来执行太空任务的宇航员会被关在宇宙飞船的狭小空间里,天天面对着同样的面孔,他们需要在别的事物上找到慰藉。为了欣赏而不是用于消耗的植物,特别是花朵,能帮助这些远在天外的宇航员放松,感受与地球相连的舒适。

  国际空间站的科学家罗宾逊说:“植物的生长、浇灌和开花能给人带来许多乐趣,但如果你经过一番悉心照料还是失败了,看着植物在你手上死去,你也会真真切切地感到悲伤。”

  如果你也曾经满心欢喜地买了一盆多肉,几天后便亲眼目睹它枯萎死去,就能够感同身受。想想一下在火星上这样的失望会带来多大的打击——在那里你想找到一家最近的商店,也得跨越太阳系,而你唯一的选择就是从头开始,再种一棵新的植物。

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