古代农耕方式或能帮助人类在火星生存

美国宇航局制定了太空农场的宏伟计划，天体生物学家也提出了许多关于在火星上种植什么作物最好的想法。为了最大限度地优化这些未来的外星农场，科学家们还在探索哪些种植方法可以提高火星上作物的潜在产量。一些针对番茄、胡萝卜和豌豆植物的新实验发现，在某些火星条件下，将不同的作物混合种植可以提高某些植物的产量。这些发现也可能对地球上的生命产生影响，并在 5 月 1 日发表在PLOS One杂志上的一项研究中进行了描述。

火星温室

为了让未来的人类能够在火星上长期生存，营养食品必不可少。科幻小说和电影《火星救援》中假宇航员马克·沃特尼种植土豆的过程既有趣又有教育意义，而真正的宇航员应该可以从地球上获得一些有用的资源，以便在未来的火星定居点种植粮食。

为了找到最佳解决方案，地球上的科学家必须模拟火星上的独特条件。火星的大气层比地球的大气层稀薄 100 倍左右，主要由二氧化碳、氮气和氩气组成。未来，整个火星殖民地都需要建立在类似温室的受控封闭空间中，并拥有与地球类似的大气层，其中含有氧气、氮气和二氧化碳的适当混合物。

[相关：为什么太空生菜可能是宇航员所需的药物。]

这项研究的共同作者、荷兰瓦赫宁根大学及研究中心的天体生物学家 Rebeca Gonçalves 告诉PopSci ：“最好的‘火星环境’实际上只是一个温室，其温度、湿度和气体等条件均受控。”

在这项研究中，贡萨尔维斯和团队利用大学的温室模拟火星上的生长环境。他们测试了农作物在模拟的火星风化层（覆盖火星的松散岩石物质）中的生长情况。标准盆栽土和沙子被用作对照组。一些有机土和其他营养物质也被添加到沙子和火星风化层样本中，以提高保水性和根系保持力。

采摘植物

对于这个模拟火星农场的植物，研究小组选择了豌豆、胡萝卜和西红柿。2014 年的一项研究发现，这三种植物都能在火星风化层中生长。据 Gonçalves 称，知道这些植物能够生长是关键，因为他们正在寻找另一个问题的答案。他们想知道如何使用伴生植物和间作（一种在近距离种植两种或两种以上植物的古老种植技术）来提高作物产量。这三种植物在未来也可能发挥重要的营养作用。

“之所以选择这些食物，是因为它们的营养成分高，富含抗氧化剂、维生素 C 和 β-胡萝卜素，”贡萨尔维斯说。“这很重要，因为这些营养成分在食物脱水过程中会完全流失，而脱水是我们用于将食物送往太空任务的主要过程。因此，在火星殖民地，生产含有这些营养成分的新鲜食物是必须的。”

这些作物也是具有互补特性的伴生植物。豌豆被认为是间作系统的主要贡献者，因为它们是可以“固氮”的豆科植物。在固氮过程中，一些植物和细菌可以将空气中的氮转化为氨的形式，植物可以利用这种氨作为营养。这反过来又使其他植物受益，并减少了向植物系统添加肥料的需要。据贡萨尔维斯说，它优化了植物在火星上生长所需的资源。

“胡萝卜用于帮助土壤通气，这可以改善伴生植物对水分和养分的吸收，而西红柿则用于为对温度敏感的胡萝卜提供遮荫，并为豌豆提供攀爬支撑，”Gonçalves说。

红色水果，红色星球

这三种番茄在火星风化层中生长得相当好，仅需添加少量营养物质就能产出半磅多一点的农产品。间作种植的番茄与豌豆和胡萝卜一起种植时，生长得比单独种植的对照番茄更好。以这种方式种植的番茄生物量更高，钾含量也更高。

然而，在这种土壤表层上间作似乎降低了胡萝卜和豌豆的产量。这些植物单独生长时长得更好。在未来的实验中，该团队希望对模拟火星土壤表层处理方式进行一些修改，以便在间作时提高产量，这样胡萝卜和豌豆就可以获得同样更大的收成。

贡萨尔维斯说：“事实上，它对其中一种物种确实很有效，这是一个重大发现，我们现在可以在此基础上开展进一步的研究。”

[相关：给太空植物浇水很难，但 NASA 有一个计划。]

研究小组还对间作在沙质土壤对照组中表现出的优势感到惊讶。它使三种植物中的两种受益，这一发现可以应用于地球上的农业系统。气候变化使一些土壤变得更加沙质，这项研究是正在进行的努力的一部分，旨在了解间作如何帮助解决这一问题。

在未来的研究中，该团队希望找到如何实现“一个完全自给自足的系统，使用火星上 100% 的当地资源”。这将有助于使这些未来的殖民地在经济上更可行，而不再那么依赖补给任务。

贡萨尔维斯说：“如果我们能够解开贫瘠土壤再生的秘密，同时开发出高产、可自给自足的粮食生产系统——这正是火星农业研究的目标——那么我们也将找到解决地球上许多问题的办法。”