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探索宇宙奥秘 · 理性思考

要在月球或者火星上种出土豆,再也不用指望有个叫马克·达蒙的宇航员落在那里,用人粪当肥料了。这不是科幻电影的桥段,而是一项正在推进的真实科研。

2026年2月25日,美国化学会旗下的期刊《ACS地球与空间化学》发表了一项有点“味道”的研究。科学家们证明,用经过处理的“厕所污水”去“风化”月球和火星的土壤模拟物,能让这些不毛之地释放出植物生长所需的多种营养元素。

简单说,要想在外星当家,先得学会循环利用咱们自己的排泄物。

这个想法的灵感来源,确实和那部著名的火星科幻有关。电影里,被遗落在火星的植物学家靠什么在栖息舱里种土豆?就是他用其他宇航员留下的有机废物改良了火星土壤。

现实中的科学家走得更严谨。美国贝勒大学的研究团队与NASA合作,他们盯上了一个叫“BLiSS”的系统。

BLiSS的全称是生物再生生命支持系统。你可以把它理解成一个高科技的“化粪池+净水厂”。它通过一系列生物反应器和过滤器,把污水(研究里用的是人工模拟版本)转化成富含营养的液体。

研究人员接下来做的事,就是把这种“营养液”分别倒进模拟的月球土壤和火星土壤里,然后放在摇床上晃了24小时。

结果发现,和普通水相比,这种“废水”与模拟土壤作用后,能释放出大量的硫、钙、镁等关键植物营养素。更妙的是,在显微镜下,原本尖锐的土壤颗粒被“磨圆”了,表面出现了微小的坑洞,甚至覆盖上了一层纳米级的颗粒。

这意味着,模拟的排泄物不仅能施肥,还在实实在在地改造土壤的物理结构,让它变得更松软、更不“扎人”,更像地球上的土。

这个研究揭示了一个非常重要的观念转变:在漫长的太空旅行中,废物不再是累赘,而是核心资源。

回顾人类早期的远航,比如哥伦布发现新大陆,船只需要携带大量的淡水、食物。但对于去月球或者火星的旅程来说,这条路走不通。从地球发射每公斤物资的成本数以万计,完全依赖“快递”根本养不起一个长期基地。

因此,未来的地外定居点必须是一个闭环生态系统。植物产生氧气和食物,人类消耗这些并产生废物,而废物又必须被用来滋养新的植物。这个研究正是打通了这个闭环中最关键、最让人“膈应”的一环:如何安全、高效地把人的排泄物还给土地。

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过去,我们可能更关注如何用物理或化学方法,从月壤或火星土壤中直接提取资源,比如水冰或者氧气。但这项研究提醒我们,土壤本身也是活的,需要“养护”。它需要的不仅仅是矿物质,还需要有机质和微生物的参与,才能从一片尘埃,变成真正的土壤。

这项研究的细节也很能说明问题。研究人员特意观察了模拟土壤颗粒在“废水”处理前后的微观变化。

这是一个非常扎实的切入点。月壤和火星土壤由于缺乏水和生物活动,颗粒通常非常尖锐,带着棱角。如果直接用来种东西,不仅根系难以生长,这些像碎玻璃一样的颗粒还会损伤植物组织。

但实验中观察到的“纳米颗粒覆盖”和“小坑洞”说明了什么?说明废液中的成分在溶解和侵蚀矿物颗粒的表面。这个过程看似微小,却是地球土壤形成的基本原理——风化。在地球上,是水、风、生物作用了几亿年,才把岩石变成了沃土。

现在,科学家希望通过“人工加速”的方式,在几个月甚至几天内,模拟出这个地质过程。虽然目前只是在摇床里晃了24小时,但它证明了方向可行。未来的研究,或许会引入更复杂的微生物群落,真正构建一个微型的、可自我循环的土壤生态系统。

那么,这项研究跟中国有什么关系?关系很大。

首先,中国是极少数拥有月球真实土壤样品的国家。嫦娥五号带回的1.731公斤月壤,是开展此类研究最珍贵的原材料。虽然这项美国的研究使用的是模拟土壤,但模拟土和真土的差异,恰恰是下一步研究的关键。任何模拟都无法完全复现真实月壤在太空亿万年的辐射、微陨石撞击等复杂经历。

中国科学家已经利用这些珍贵样品开展了一系列研究。例如,中国科学技术大学的研究团队就曾发现,月壤中的某些成分可以作为催化剂,在光照下将水和二氧化碳转化为氧气和甲烷。这为在月球上建立资源利用系统打开了新思路。

在“月壤种菜”这个赛道上,中国科学家也跑得很快。此前,重庆大学的团队就曾用模拟月壤,在嫦娥四号搭载的生物科普载荷中,让棉花种子发了芽。这是人类首次在月球上完成的生物生长实验。

如果把中国的这些进展与此次美国的研究结合起来看,脉络就清晰了:人类正在从“能不能在月球/火星上种东西”,转向“如何高效、可持续地种东西”。中国在真月壤研究和地外生态系统构建上的积累,正让我们在这场“星际农夫”的竞赛中,处于一个非常有利的位置。

种土豆,首先得有土。而造土的原料,很可能就来自我们自身。这个想法确实有点让人忍俊不禁,但它背后是严谨的科学逻辑。它告诉我们,星辰大海的征途,就是从处理好每一滴“废水”、改良每一粒“尘埃”开始的。