“讓我們?nèi)セ鹦巧现矘湓炝职桑?rdquo;日前，《日本經(jīng)濟(jì)新聞》報道稱，日本京都大學(xué)教授土井隆雄等人正以此為目標(biāo)開展實(shí)驗。他們希望在火星上種植樹木，將其用作建筑物和人造衛(wèi)星的原材料。如果研究取得進(jìn)展，未來人類就有可能在火星上生活，那里的森林也將成為重要資源。
這聽上去似乎是一個極其美妙的想法，但國際宇航聯(lián)合會空間運(yùn)輸委員會副主席楊宇光對科技日報記者表示：“日本科學(xué)家的實(shí)驗具有一定的探索意義，不過以目前人類的技術(shù)水平和火星上的條件而言，想要讓樹木在火星上茁壯成長幾乎不可能。此外，即便未來樹木能在火星成長，用其建造房屋或制造衛(wèi)星還不如就地利用火星上的土壤、巖石或者鐵元素等便利。”
極低氣壓下種樹困難重重
據(jù)報道，土井隆雄等人目前正對楊樹開展實(shí)驗，因為這種樹木通過插條就能培育出擁有相同遺傳特性的新枝葉。他表示，火星大氣層95%由二氧化碳構(gòu)成，這是植物進(jìn)行光合作用必需的原料。但火星表面的氣壓約為地球的百分之一，他希望楊樹能在低壓環(huán)境下成長。
不過，目前該團(tuán)隊的實(shí)驗設(shè)備只能將氣壓降低至0.1個大氣壓。他們此前曾在0.3個大氣壓環(huán)境下培養(yǎng)植物，與在正常大氣壓下生長的植物相比，兩種植物并不存在明顯差異。但研究顯示，大概從氣壓降低至0.2個大氣壓開始，植物的葉片形狀就會發(fā)生變化。因為低氣壓情況下，水的沸點(diǎn)降低，導(dǎo)致水分更容易蒸發(fā)，葉片就會變得小而厚。雖然目前尚無充足數(shù)據(jù)，但低氣壓環(huán)境下，植物的光合作用以及根系生長都會受到影響，導(dǎo)致其生長變得更緩慢。
盡管目前科學(xué)家已經(jīng)開展了多項模擬月球和火星的低壓環(huán)境種植可食用蔬菜的研究，然而模擬相關(guān)環(huán)境種植樹木的研究卻鳳毛麟角。這或許是因為蔬菜一年即可成熟，但樹木成材卻需要好多年。
在目前的研究中，土井隆雄等人除調(diào)整氣壓以比較楊樹的生長情況外，還在研究哪些楊樹基因會在低壓環(huán)境中表達(dá)。
與土井隆雄共同開展研究的日本京都府立大學(xué)研究生院特聘教授池田武文表示，考慮到葉片變化，松樹可能更適合在火星表面種植，因為其不需要太多水分也能生長。
對此，楊宇光表示，包括樹木在內(nèi)的植物生長過程比較復(fù)雜，與周圍環(huán)境有著緊密的生物和物理方面的聯(lián)系。氣壓從0.1個大氣壓降低到0.01個大氣壓，水的沸點(diǎn)等指標(biāo)，都將發(fā)生根本性變化，樹木生長難度極大。“除要解決低氣壓問題外，樹木生長還需要氧氣，但火星上沒有氧氣。樹木生長也離不開氮，但火星大氣中的氮被鎖定成氮?dú)?，即兩個氮原子緊密結(jié)合，很難與其他分子發(fā)生反應(yīng)。若要參與生命所需的化學(xué)反應(yīng)，氮原子需要單獨(dú)被‘固定’住。地球上的某些微生物能固定大氣中的氮，但目前沒有在火星上發(fā)現(xiàn)任何生物。如果從地球上運(yùn)輸?shù)?，成本不菲?rdquo;楊宇光說。
“此外，還存在輻射問題。火星沒有全球性的磁場，這意味著它沒有一個有效屏障，可以保護(hù)可能生存的生命免受致命輻射的侵蝕。”楊宇光進(jìn)一步說。
若成功可用作建筑和衛(wèi)星原材料
土井隆雄等人為什么要大費(fèi)周章，在火星上種樹？
他們表示，如果樹木能在火星上生長，未來科學(xué)家們就有可能用這些樹木建造房屋、科研基地等。
將建筑材料從地球運(yùn)送至月球和火星的成本極高。目前，將1千克物質(zhì)運(yùn)送到月球的成本為1億日元（約合人民幣470萬元），運(yùn)到火星成本更高。但如果能夠就地取材，將大大降低太空開發(fā)成本。
對此，楊宇光表示：“樹木當(dāng)然是一種很好的資源和建筑材料，但利用火星上的土壤、巖石建造房屋成本更低，而且這樣建造的房屋和基地也能更好地抵御輻射。”
土井隆雄等人還希望利用火星種植的樹木就地制造人造衛(wèi)星。他們計劃今年夏季將全球首顆木制人造衛(wèi)星LignoSat送入太空。這顆衛(wèi)星長、寬、高均為10厘米，是一顆用木蘭科植物厚樸制成的超小型衛(wèi)星。研究團(tuán)隊將通過實(shí)驗驗證其在太空的實(shí)用性。
土井隆雄解釋稱，采用木材制造衛(wèi)星是為了減少衛(wèi)星墜入大氣層燃燒殆盡時產(chǎn)生的金屬顆粒，從而減輕環(huán)境危害。因為木制衛(wèi)星完成任務(wù)后重新進(jìn)入大氣層燃燒時，只會產(chǎn)生細(xì)小的可生物降解的灰燼。此外，太空中沒有氧氣，木制衛(wèi)星在太空環(huán)境中著火的風(fēng)險為零。而且，如果許多這樣的超小型衛(wèi)星在火星也能像在地球一樣連成網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行資源勘探和通信，將對人類建立火星基地具有重要意義。
對此，楊宇光認(rèn)為：“火星富含鐵元素，也以其明亮的鐵銹色而聞名。利用火星已有的鐵元素、熔融巖石和礦石來制造衛(wèi)星，或許比在火星上植樹造林并以木材為原料制造衛(wèi)星更具性價比。”
“科學(xué)家們目前已經(jīng)朝火星派出幾十個探測器，但迄今沒有發(fā)現(xiàn)任何生命，連最基礎(chǔ)的單核生物也沒發(fā)現(xiàn)，由此可知火星環(huán)境之惡劣。因此，我對科學(xué)家在火星上植樹造林這一愿景持悲觀態(tài)度。但日本科學(xué)家的這種探索態(tài)度值得肯定，木制衛(wèi)星這一想法也極具創(chuàng)新性。”楊宇光說。
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