科學家在月球土壤中成功種植并收獲鷹嘴豆

美國得克薩斯大學奧斯汀分校牽頭的一個科研團隊近日宣布，他們已經在模擬月球表層物質的“月壤”中成功種植并收獲鷹嘴豆，為未來宇航員在月球上本地種植新鮮食物提供了重要實驗依據。 相關成果已于3月5日發表在期刊《Scientific Reports》上。

隨著美國國家航空航天局（NASA）籌備阿耳忒彌斯II號任務、人類重返月球表面，長期駐留期間“吃什么”成為現實而緊迫的問題。 得州大學團隊的最新研究給出了一個頗為接地氣的候選答案：鷹嘴豆。 研究人員在專門配制的模擬“月壤”中成功完成了鷹嘴豆的生長與收獲，這也是該作物首次在模擬月球土壤環境中被完整種植出來。

本項研究的主要負責人、得州大學杰克遜地球科學學院地球物理研究所（UTIG）博士后研究員薩拉·桑托斯表示，工作的核心目標是弄清在月球上種植農作物的可行性。 她指出，月面覆蓋的松散物質在科學上被稱為“月壤”，與地球上的土壤截然不同，既沒有有機質，也缺乏植物賴以生存的微生物群落，同時還含有可能抑制植物生長的重金屬，但其中也包含作物所需的礦物元素。

為盡可能接近真實環境，團隊使用了由 Exolith Labs 制備的模擬月壤，這種材料的化學與物理性質參考了阿波羅任務帶回的月球樣本。 研究人員隨后向模擬月壤中加入了“蚯蚓堆肥”——這是一種由紅色蠕蟲分解有機廢棄物產生的高養分物質，富含關鍵營養元素和復雜的微生物群落，可顯著改善植物生長條件。 按照設想，未來在真實的載人任務中，宇航員可將食物殘渣、棉質衣物甚至部分日常衛生用品等有機廢棄物轉化為類似堆肥，用于改良月壤。

在作物選擇上，團隊選用了“Myles”品種鷹嘴豆，原因在于其株型緊湊、抗逆性較強，適合在空間和資源高度受限的任務環境中種植。 為解決模擬月壤結構疏松、水分保持能力差的問題，研究人員還開發了一套基于棉質導水芯的灌溉系統，將水分精準輸送至鷹嘴豆根系區域，以確保在極端基質條件下維持根部水分供應。

值得注意的是，科學家在播種前特意用叢枝菌根真菌包裹了鷹嘴豆種子。 此類真菌可與植物根系建立共生關系，一方面幫助植物更有效吸收營養元素，另一方面則降低植物從土壤中吸收重金屬的比例，從而緩解“有毒環境”壓力。 桑托斯團隊在配比不同的模擬月壤與蚯蚓堆肥混合物后進行種植試驗，結果顯示，在月壤占比高達75%的基質中，鷹嘴豆仍能正常生長并收獲，而當月壤比例繼續升高時，植株開始明顯衰弱，甚至早期枯死。 即便在高度脅迫環境下，經過真菌處理的植株存活時間也明顯長于未處理組，凸顯菌根真菌在這種極端農業系統中的關鍵作用。

研究人員還發現，這些真菌不僅能順利在模擬月壤環境中定殖，還能夠長期維持，這意味著在未來的月球種植系統中，真菌可能只需初次引入，即可持續發揮作用。 不過，盡管成功收獲是重要里程碑，鷹嘴豆是否安全可食仍有待進一步驗證。 論文第一作者、得州農工大學土壤與作物科學系博士生杰西卡·阿特金表示，下一步他們將對收獲的鷹嘴豆進行系統分析，評估其中是否富集潛在有害金屬，并測定其營養成分構成。 她提出了一連串關乎應用前景的問題：這些鷹嘴豆是否適合作為宇航員食物？營養是否充足？如果一開始不夠安全，需要經過多少代繁育與環境調控才能達標？

這項研究最初主要依靠桑托斯與阿特金兩人的自籌資金啟動，隨后獲得美國宇航局 FINESST 項目的資助得以延續與擴展。 隨著人類深空探測任務逐步從短期試驗邁向長期駐留，在極端環境下開展“原地農業”的探索正從科幻概念轉向現實實驗室，而被成功種在“月壤”里的鷹嘴豆，正是這一進程中的最新樣本。