月球土壤結(jié)出鷹嘴豆：科學(xué)家用生物修復(fù)突破外星農(nóng)業(yè)瓶頸

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如果把一袋地球泥土丟進(jìn)月球或火星，植物會(huì)死嗎？答案是肯定的。月球土壤富含鋁和鋅等有毒金屬，幾乎沒有有機(jī)質(zhì)，透水性能極差。火星土壤則極度干旱，大氣濕度極低。

2026年3月發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》的兩項(xiàng)研究給出了新思路。科學(xué)家不僅用模擬月壤種出了鷹嘴豆，還證明某些微生物能在模擬火星土壤中靠空氣濕氣存活。

德克薩斯農(nóng)工大學(xué)杰西卡·阿特金團(tuán)隊(duì)面臨的挑戰(zhàn)很現(xiàn)實(shí)。月球土壤學(xué)名為"月壤"，它不像地球土壤那樣經(jīng)過億萬年生物風(fēng)化，而是太空隕石撞擊和太陽風(fēng)剝離形成的細(xì)碎巖石粉末。

這種土壤對植物極不友好。它含有大量鋁、鋅等重金屬，顆粒鋒利，保水能力極差，且缺乏地球土壤中常見的微生物群落。此前研究早已證實(shí)，直接在這種基質(zhì)中種植，植物會(huì)出現(xiàn)生長停滯、葉片黃化等應(yīng)激癥狀。

阿特金團(tuán)隊(duì)嘗試了一套"組合拳"。他們在模擬月壤中添加蚯蚓堆肥，這是紅蚯蚓分解有機(jī)廢物產(chǎn)生的糞便類物質(zhì)。同時(shí)，他們接種了叢枝菌根真菌。

這類真菌能與植物根系形成共生關(guān)系。它們可以固定重金屬，改善土壤結(jié)構(gòu)，并分泌蛋白質(zhì)幫助土壤團(tuán)聚。實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人振奮。只有同時(shí)接受蚯蚓堆肥和真菌處理的月壤，才能讓鷹嘴豆開花結(jié)莢。

雖然種子產(chǎn)量仍低于地球土壤對照組，但單粒重量已接近地球水平。接種真菌的植物根系和地上部生物量顯著增加。這表明真菌成功緩解了金屬毒性。

不過，科學(xué)家保持謹(jǐn)慎。所有種植在月壤中的植物都表現(xiàn)出一定程度的生理應(yīng)激。這說明生物修復(fù)技術(shù)雖能突破生存底線，但距離高產(chǎn)農(nóng)業(yè)還有距離。

他們使用的模擬土壤名為MMS-2，這是國際通用的火星表土模擬物。實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)定為百分之三十四的大氣濕度，接近火星表面的實(shí)際水平。

令人驚訝的是，土壤中原本存在的微生物在前三十天內(nèi)DNA質(zhì)量持續(xù)增加。這意味著它們能夠從空氣中吸收水分維持生長。這一發(fā)現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)認(rèn)知。

過去科學(xué)家認(rèn)為火星表面水活度太低，生命無法存活。但數(shù)據(jù)也顯示，到了第六十天，微生物DNA質(zhì)量回落到零。這說明僅靠大氣濕度無法維持長期生存，微生物最終因水分不足而死亡。

這項(xiàng)研究為尋找火星生命提供了新線索。它證明火星土壤并非絕對 sterile，在特定條件下，地球微生物可以短暫利用大氣水氣。

回望歷史，人類對外星土壤的生物學(xué)研究始于阿波羅時(shí)代。1970年代，科學(xué)家首次嘗試用真實(shí)月壤種植，結(jié)果令人沮喪。

近年來，中國嫦娥五號(hào)帶回1731克真實(shí)月壤，相關(guān)研究進(jìn)入新階段。2022年，中國科學(xué)院團(tuán)隊(duì)利用嫦娥五號(hào)樣品，首次證明月壤雖貧瘠，但植物確實(shí)可以生長。

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)隨后發(fā)現(xiàn)，月壤中的納米相鐵鈦氧化物會(huì)損傷植物根系。在生物修復(fù)領(lǐng)域，中國科學(xué)家同樣走在前列。

北京航空航天大學(xué)的"月宮一號(hào)"實(shí)驗(yàn)艙曾連續(xù)運(yùn)行370天，建立了完整的閉環(huán)生態(tài)系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用黃粉蟲和微生物處理植物秸稈，實(shí)現(xiàn)廢物循環(huán)利用。

與本次研究不同的是，中國團(tuán)隊(duì)更關(guān)注真實(shí)月壤的特性。嫦娥五號(hào)樣品研究顯示，真實(shí)月壤的鋒利顆粒對植物機(jī)械損傷嚴(yán)重。這提示未來外星農(nóng)業(yè)可能需要物理改良與生物修復(fù)并重。

在火星研究方面，中國地質(zhì)大學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了符合火星化學(xué)成分的模擬土壤。基于祝融號(hào)火星車傳回的次表層穿透雷達(dá)數(shù)據(jù)，科學(xué)家正在繪制火星土壤水冰分布圖。

這兩項(xiàng)研究為太空移民描繪了美好藍(lán)圖，但距離實(shí)際應(yīng)用仍有鴻溝。實(shí)驗(yàn)室使用的是模擬土壤，其物理結(jié)構(gòu)與真實(shí)外星土壤存在差異。特別是月壤的微細(xì)玻璃質(zhì)顆粒和宇宙射線損傷，難以完全復(fù)制。

更重要的是，地球生物依賴的生態(tài)系統(tǒng)極其復(fù)雜。鷹嘴豆在月壤中結(jié)莢，背后是蚯蚓、真菌、細(xì)菌共同作用的結(jié)果。將這套系統(tǒng)搬到月球，需要建立完整的生命支持循環(huán)。

火星的情況更為嚴(yán)峻。雖然微生物能利用大氣濕度，但火星表面強(qiáng)烈的紫外線輻射和氧化環(huán)境對有機(jī)物極具破壞性。未來的火星農(nóng)業(yè)可能需要完全封閉的地下溫室。

盡管如此，這些實(shí)驗(yàn)證明了生命對極端環(huán)境的適應(yīng)潛力。從阿波羅時(shí)代的完全不可能，到如今能夠在模擬外星土壤中完成生命周期，人類距離地外生存又近了一步。

Jessica Atkin et al., "Bioremediation of lunar regolith simulant through mycorrhizal fungi and plant symbioses enables chickpea to seed," Scientific Reports (2026). DOI: 10.1038/s41598-026-35759-0

Jyothi Basapathi Raghavendra et al., "Growth of microorganisms in a Martian regolith simulant at reduced water activity," Scientific Reports (2026). DOI: 10.1038/s41598-026-35595-2