为了在地球之外生存，人类不光要进食蔬菜，也需要欣赏鲜花。
来源：公众号“科研圈”
图片来源：TIM KOPRA / NASA
来源 the Atlantic
撰文 MARINA KOREN
翻译 祖玮佳
审校 阿金，刘悦晨
编辑 戚译引
19 年 1 月初，一簇小巧的绿色植物在月球上发出了嫩芽。
发芽的种子正是由中国的航天器嫦娥四号携带上月球的棉花。嫦娥四号是人类历史上第一个登陆月球背面的空间探测器，那是月球从未向世人展示过的一面。与这些种子一起，地球上的那些适宜它们生存的条件一并被带了过去：水、空气、土壤和一个提供植物生长所需温度的加热系统。簇拥着的幼苗就像是一小片深绿色的森林，是这贫瘠的月球上难得的一丝生机。
但是，大约一周后，这些幼苗全部枯萎了。
当月球的夜晚降临，没有了充沛的阳光照射，航天器附近的月表温度骤降至-52℃。幼芽的加热系统并不是为了持久运行而设计的。失去了加热系统提供的温度，发芽的幼苗很快被冻死在月球的低温下。
可能正如你所料，外太空对植物、人类，及其他大多数的生物都不友好，除了一类被称为缓步动物（tardigrades）的生物——这是一种看起来像小熊的微生物，俗称水熊虫。如果你从国际空间站里拿出一朵雏菊，让它暴露在太空的真空环境中，花朵很快会凋谢。雏菊细胞中的水分会破壁而出，在太空中以水蒸气的形式消散殆尽，留下冻干的花朵。
中国的实验标志着生物物质在月球上的首次成功培育。（月球上原本就有生物物质的存在，美国宇航局 [NASA]礼貌地将其称作“粪便收容装置”。）但其实在多年以前，科学家们就成功的实现了太空中植物的培育。那些被培育的太空植物只是需要比它们在地球的同类多一些关心和照料。
从拟南芥开始
第一种在太空中成功种植的植物是拟南芥（Arabidopsis thaliana）——一种细长的有白色花朵的植物。1982 年，一株拟南芥在如今已经废弃的苏联空间站——礼炮号（Salyut）上开花结果。人们选择拟南芥来作为太空“开荒”的先锋植物出于很多现实考量：拟南芥被植物学家们称作植物学研究中的果蝇，是一种模式生物，生命周期很短，可以让宇航员们在有限的时间内开展多项研究和分析。
图片来源：Wikipedia, Jucember
实验室培育的拟南芥。
如今，国际空间站里生长着植物，那是人类在地球之外唯一的实验室。它们被培育在可以提供人造太阳光的特殊培养室内。种子则被种植在营养丰富的物质中，质地类似猫砂，并撒有肥料颗粒。水在空间站的环境下无法自由流动，因而被精心、准确地输送到根部。在微重力环境下气体有时会聚结成气泡，培养室顶部设置的风扇则将空气推向周围，保持二氧化碳和氧气的流动。
空间站中最先进的培养室大小与迷你冰箱相当，配有精确的传感器监控内部的环境条件，宇航员只需要定期加水、更换过滤器就可以了。留在地面的科学家们可以控制一切：从温度、湿度到氧气、二氧化碳水平。
植物的演化可不是为了适应这种不同寻常的环境。不过宇航员种植了多种植物，如生菜、萝卜、豌豆、百日草和向日葵等，它们的长势都还不错。“植物适应环境的能力很强，它们也必须这样——它们不能逃离一开始生长的地方， ”来自 NASA 肯尼迪航天中心（Kennedy Space Center）的乔伊亚·马萨（Gioia Massa）说，她研究植物在微重力环境下如何生长。
科学家们惊讶地发现，缺乏引力这一塑造我们体内生物过程的重要因素，并没有影响植物的正常生长发育。在地球上，植物的根系会产生类似掐丝工艺的图案，因为它们从种子中萌发出来之后需要寻找营养。科学家一直认为这种根的向地性运动在一定程度上受到引力的影响。但在国际空间站上，植物的根在没有重力引导的环境中仍然表现出了相同的生长模式。
“只要你给了它对的生长环境，植物并不那么在意引力，” 马萨说。
太空农场
对 NASA 来说，空间站上的培养室是地球外的太空农场前身。如果人类前往另一个星球，他们途中将需要足够的食物。NASA 花费数年时间，努力完善国际空间站中供给宇航员的恒温或冻干的前菜和小吃，从炒鸡蛋一路发展为照烧鸡肉 。国际空间站的首席科学家朱莉·罗宾逊（Julie Robinson）说，即使空间站中提供的食物本身特意延长了保质期，但它们还是会在去往火星的漫长旅程中变质。
对 NASA 来说，空间站上的培养室就像是地球外太空农场的前身。如果人类将要前往另一个星球居住，那么在途中他们将需要足够的食物。NASA花费数年时间，努力改善在国际空间站中为宇航员提供的恒温或冻干的食物质量，从炒鸡蛋到红烧鸡肉。国际空间站的首席科学家朱莉·罗宾逊（Julie Robinson）说，这些食物本身就是为了更长时间的保存而制作的，但以现在的技术，它仍然会在去往火星的漫长旅程中变质。
罗宾逊还说：“如今，面对这么长时间的旅程，我们还是没有方法完全保留食物中的营养，即使是冻干食物也不行。“
未来的火星宇航员可能会随身带上各种各样的种子，类似挪威斯瓦尔巴的种子银行（Svalbard International Seed Vault），以作为第一代作物的“启动资金”。没有种子能够在类似火山灰的火星土壤中生长。火星土壤中缺乏支撑生命的有机物质，在地球上，有机物质由一代又一代的腐烂植物生成。此外，火星土壤中还含有对人体有害的化学物质。宇航员可以用他们携带的化学试剂处理火星上的土壤，洗掉毒素，将其转化为适宜种植的土壤；但可能直接建造跟国际空间站上一样的培养室更加容易。
位于斯瓦尔巴群岛的全球种子库。| 图片来源：Wikipedia, Miksu
在火星上，植物很可能被培育在可以调控气候的温室里，扎根于营养丰富的凝胶，沐浴在明亮的光照下，水将通过液态溶液的方式向根部直接输送，或者从温室的天花板上释放的细小喷雾摄取。想在火星讨生活的任何人，都会需要众多外太空花园来供养，毕竟你不能在培养皿里种沙拉。
宇航员已经成功制作出太空沙拉。2015 年，空间站的宇航员被允许试吃 NASA 首个新鲜食品培养室培育出的罗马生菜的红色叶子，他们加了一点香醋酱，尝了一口。“超棒，”NASA 宇航员凯尔·林格伦（Kjell Lindgren）说，“味道真不错。”
图片来源：NASA
为了做一小盘沙拉，宇航员花了 33 天来种菜。
马萨表示，地球上还没有人拥有太空蔬菜的新鲜样本。空间站上种植的一些植物会被送到地面实验室进行研究，不过它们通常会被冷冻起来或保存在化学溶液中。 “冷冻可能会更好，但我认为生菜冰棒目前并不会大受欢迎，”她说。
在这些实验中，NASA的科学家们考虑的不仅仅是营养。纯粹种种花、养养草也是非常好的体验。研究表明，园艺有助于舒缓情绪，保持良好的心理健康状态。 未来的深空宇航员，多年与同一群人关在一艘小型飞船里，他们将需要一切可能的情绪调节措施。植物，特别是花卉，用来装点环境而非食用，可能将有助于身在遥远外太空的宇航员感受到来自地球的温暖。
“辛勤培育，用心浇灌，最终开花结果，整个过程令人心情愉悦，”国际空间站科学家罗宾逊说，“不过如果种植失败，培育的植物因你而死，也真正令人神伤。”
任何满腔热情买了一株多肉，几天后就目睹它莫名枯萎的人或许能体会那种失落。想象一下那种失落在火星上能到达什么程度吧——去最近的商店可要穿过整个太阳系，于是我们唯一能做的就是再种一株。
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编辑：Shiny
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