科学家在月球土壤中成功种植并收获鹰嘴豆

美国得克萨斯大学奥斯汀分校牵头的一个科研团队近日宣布，他们已经在模拟月球表层物质的“月壤”中成功种植并收获鹰嘴豆，为未来宇航员在月球上本地种植新鲜食物提供了重要实验依据。 相关成果已于3月5日发表在期刊《Scientific Reports》上。

随着美国国家航空航天局（NASA）筹备阿耳忒弥斯II号任务、人类重返月球表面，长期驻留期间“吃什么”成为现实而紧迫的问题。 得州大学团队的最新研究给出了一个颇为接地气的候选答案：鹰嘴豆。 研究人员在专门配制的模拟“月壤”中成功完成了鹰嘴豆的生长与收获，这也是该作物首次在模拟月球土壤环境中被完整种植出来。

本项研究的主要负责人、得州大学杰克逊地球科学学院地球物理研究所（UTIG）博士后研究员萨拉·桑托斯表示，工作的核心目标是弄清在月球上种植农作物的可行性。 她指出，月面覆盖的松散物质在科学上被称为“月壤”，与地球上的土壤截然不同，既没有有机质，也缺乏植物赖以生存的微生物群落，同时还含有可能抑制植物生长的重金属，但其中也包含作物所需的矿物元素。

为尽可能接近真实环境，团队使用了由 Exolith Labs 制备的模拟月壤，这种材料的化学与物理性质参考了阿波罗任务带回的月球样本。 研究人员随后向模拟月壤中加入了“蚯蚓堆肥”——这是一种由红色蠕虫分解有机废弃物产生的高养分物质，富含关键营养元素和复杂的微生物群落，可显著改善植物生长条件。 按照设想，未来在真实的载人任务中，宇航员可将食物残渣、棉质衣物甚至部分日常卫生用品等有机废弃物转化为类似堆肥，用于改良月壤。

在作物选择上，团队选用了“Myles”品种鹰嘴豆，原因在于其株型紧凑、抗逆性较强，适合在空间和资源高度受限的任务环境中种植。 为解决模拟月壤结构疏松、水分保持能力差的问题，研究人员还开发了一套基于棉质导水芯的灌溉系统，将水分精准输送至鹰嘴豆根系区域，以确保在极端基质条件下维持根部水分供应。

值得注意的是，科学家在播种前特意用丛枝菌根真菌包裹了鹰嘴豆种子。 此类真菌可与植物根系建立共生关系，一方面帮助植物更有效吸收营养元素，另一方面则降低植物从土壤中吸收重金属的比例，从而缓解“有毒环境”压力。 桑托斯团队在配比不同的模拟月壤与蚯蚓堆肥混合物后进行种植试验，结果显示，在月壤占比高达75%的基质中，鹰嘴豆仍能正常生长并收获，而当月壤比例继续升高时，植株开始明显衰弱，甚至早期枯死。 即便在高度胁迫环境下，经过真菌处理的植株存活时间也明显长于未处理组，凸显菌根真菌在这种极端农业系统中的关键作用。

研究人员还发现，这些真菌不仅能顺利在模拟月壤环境中定殖，还能够长期维持，这意味着在未来的月球种植系统中，真菌可能只需初次引入，即可持续发挥作用。 不过，尽管成功收获是重要里程碑，鹰嘴豆是否安全可食仍有待进一步验证。 论文第一作者、得州农工大学土壤与作物科学系博士生杰西卡·阿特金表示，下一步他们将对收获的鹰嘴豆进行系统分析，评估其中是否富集潜在有害金属，并测定其营养成分构成。 她提出了一连串关乎应用前景的问题：这些鹰嘴豆是否适合作为宇航员食物？营养是否充足？如果一开始不够安全，需要经过多少代繁育与环境调控才能达标？

这项研究最初主要依靠桑托斯与阿特金两人的自筹资金启动，随后获得美国宇航局 FINESST 项目的资助得以延续与扩展。 随着人类深空探测任务逐步从短期试验迈向长期驻留，在极端环境下开展“原地农业”的探索正从科幻概念转向现实实验室，而被成功种在“月壤”里的鹰嘴豆，正是这一进程中的最新样本。