微生物农业如何帮助改造火星

上周，美国宇航局首次披露在盐水沉积物中发现液态水，火星因此受到广泛关注。通过结合光谱读数和计算机分析，他们了解到，对生命最有价值的化学物质不仅存在，而且还在流动。这反过来又引发了一场争论：火星殖民及其随后的地球化改造是否不仅仅是一个虚构的梦想。

改造火星最重要的需求之一是微生物生命。诚然，有些人已经相信液态水中可能存在细菌（确切地说是高氯酸盐呼吸生物）。但为了拥有一个可持续的星球，需要更大的生物多样性。值得庆幸的是，地球上针对火星微生物殖民潜力的研究发现了一些非常有趣的现象，这些现象可能有一天会让我们成为火星上的微生物农夫。

25 年前，NASA 首次提出，微生物可以在被称为蒸发岩的特殊生态位区域生存。这些结晶盐水区域在本质上是干燥的，但仍可能以水合晶体的形式存在水，使细菌得以生长。在 2003 年的一项研究中，研究人员对格雷罗内格罗的石膏滩进行了研究，发现微生物处于停滞状态，只等着被水唤醒。这增加了火星盐水中存在生命的可能性，以及为其他目的收集此类微生物的可能性。

除了盐水，微生物还能在智利阿塔卡马沙漠等干旱环境中生存。该地区是研究火星的典型环境。但不仅仅是细菌能够在这里生存，各种藻类和真菌也可以在这里安家。唯一的区别是偶尔会出现高湿度。这表明，可能存在一种途径，可以形成生态位环境，仅使用少量的水就能大量培养细菌。

当然，从一个地区收集微生物并在另一个地区培养它们并不一定能促进植物的生长。为了确保植物能在火星上生长，环境需要更加潮湿，并且需要大量的氧气。这可以通过使用已知技术来实现，例如火星原位推进剂生产前体。但微生物可以给机器带来很大帮助。毕竟，在地球上，我们空气中的大部分氧气都是由微生物物种产生的。通过创造这些生物池，特别是在二氧化碳丰富的南极，可以提高氧合率并有助于形成增厚的大气。

随着这一切的发生，这些微生物的最终用途将是复活地球地下的物种。早在 1970 年，研究人员就已经知道微生物可以在土壤下以停滞的形式生存。它们也在阿塔卡马沙漠的地下被发现。通过深入地下，我们也许能够找到这些生物，并让它们与现在已补充的生态位区域互动，以增加生物多样性。

当然，尽管所有这些可能在未来几十年内都会实现，但有一个问题仍然悬而未决：这能行得通吗？真的有可能把火星沙漠变成地球绿洲吗？答案可能在上周揭晓，当时中国的一个研究小组揭示了沙漠变成农田时在微生物层面上会发生什么。

研究团队在欧亚大陆腹地古尔班通古特沙漠进行试验。1990年，他们选定一块土地作为改造目标，采用灌溉和施肥相结合的方式种植冬小麦，一干就是20年。2011年，他们采集了该地区的土壤以及未经处理的沙漠地区的土壤样本。研究团队将样本带回实验室，观察生物多样性是否发生变化。

正如预期的那样，沙漠和农田之间的多样性变化令人难以置信。沙漠的丰富程度与农田相比微不足道。更令人惊讶的是，这种变化不仅发生在表土层，还发生在地下层。这表明这种变化可能会持续很长时间，而不是可能很快恢复。从火星的角度来看，这项研究表明，在一代人的时间内，我们就能看到一个正常运作的微生物生态位环境。

在火星上形成大规模的地球化改造行动的可能性仍需数十年甚至一个世纪的时间。但根据我们在地球上看到的情况，进行生态位改变的概念确实有可能实现。我们只需要意识到，为了实现这一点，实现这一目标所需的最重要的生命形式不是人类，而是微生物。