宇航员有望短期内于火星将排泄物转化为肥沃土壤，为可持续农耕开启希望之门

据美媒3月5日报道，随着人类将目光投向火星殖民，我们面临的最大挑战之一是确保宇航员能够自给自足种植食物。没有肥沃的土壤，在火星上维持一个殖民地几乎是不可能的。但如果答案就藏在一种意想不到的资源——宇航员排泄物中呢？科学家正在探索如何将人类排泄物与火星风化层（火星表面土壤）结合，将贫瘠的土地转化为肥沃土壤，让作物在火星上茁壮成长，为长期太空探索铺平道路。

宇航员排泄物在火星和月球上创造肥沃土壤中的作用

未来太空任务的一大挑战是确保宇航员有足够的食物生存。地球上的农业依赖肥沃的土壤，但月球和火星可没有这份“奢侈”。这两颗星球上的土壤，即风化层，基本呈惰性，缺乏植物生长所需的必需营养元素。因此，宇航员需要找到创新方法，使风化层适合农业种植。得克萨斯农工大学的哈里森·科克领导的一项最新研究提出了一种革命性的方法，即展示如何利用人类排泄物创造富含营养的土壤。

“在月球和火星前哨站，有机废弃物将是生成健康、高产土壤的关键。”科克在发表于《美国化学会地球与空间化学》的研究中表示。研究团队探索了宇航员的有机排泄物与月球和火星风化层结合后，如何分解风化层中的矿物质，释放出植物生长所需的营养元素。这一过程被称为“风化作用”，可能是使这些外星环境更适合作物生长的关键一步。这一设想是利用宇航员自身产生的废弃物，最大限度减少从地球运输肥料的需求。

实验详解：用宇航员粪便创造肥沃土壤

科克团队进行的实验将模拟人类排泄物与模拟月球和火星土壤的风化层模拟物结合。研究团队使用了美国国家航空航天局肯尼迪航天中心的有机处理装置（OPA），该系统旨在将排泄物处理成可用、富含营养的渗滤液。这种渗滤液随后与风化层模拟物混合，并放入摇床中模拟风化作用。在24小时内，风化层颗粒开始分解，释放出钙、镁和硫等关键营养元素。

团队发现，月球模拟物释放了大量的硫、钙和镁，而火星模拟物还释放了钠。这些营养元素对植物生长至关重要，团队发现它们通过风化作用变得可被植物利用。科克的研究结果表明，有机排泄物可能是解锁月球和火星风化层农业潜力的关键，减少对外部资源的依赖，使太空农业更具可持续性。

使用风化层进行农业种植面临的挑战

尽管这项研究结果令人鼓舞，但这一过程并非没有挑战。火星和月球上的风化层可能与实验中使用的模拟物行为不同，需要进一步研究以全面了解这种方法的可能性。例如，虽然风化作用释放了几种重要营养元素，但仍有许多其他对植物生长至关重要的元素，如铁、锌和铜，在实验中并未释放。此外，目前处理排泄物并将其转化为可用营养元素的技术，如OPA，仍处于早期阶段。要让这些系统在太空恶劣条件下有效运行，还需要提高效率和进一步优化。

尽管存在这些挑战，这项研究的结果仍让我们看到了一个未来：人类可以在火星和月球上生活并种植作物，而无需依赖地球的持续补给任务。如果这一过程能够完善，它可能是长期太空探索和殖民的变革性因素。

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（原文标题：Astronaut Waste May Hold the Key to Farming on Mars: Here’s How）