植物的一小步是人類的一大步 科學家首次用月球土壤種出地球植物

NASA為了2024年重返月球的「阿提米斯計畫」,正努力找出各種在月球種菜的可能性。近期,科學家取用50年前阿波羅登月任務中採集到的月球土壤樣本,嘗試在其中播下種子,並觀察它的生長情況。

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在月球土壤種東西

把地球的種子埋到月球的土壤裡,種子會發芽長出植物嗎?近期,佛羅里達大學(University of Florida)研究團隊進行的一場實驗,找出了這個問題的解答。

研究人員利用美國太空總署(下文簡稱NASA)那裡取得的月球土壤樣本,嘗試從零開始種植地球的植物。令他們驚訝的是,才經過二天,埋在月球土壤裡的種子竟然順利發芽了。

這是科學家第一次用月球的土壤樣本種出的地球植物。

科學家:真是太意外了

參與此次研究的佛羅里達大學園藝科學教授保羅(Anna-Lisa Paul)表示:「在得知這個結果後,我們非常驚訝。」

研究發布在生物科學期刊《通訊生物學》(communications biology)上。本次研究由佛羅里達大學與NASA合作,將實驗室中最常見的植物——阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)——種植到月球土壤裡,而經過這次的實驗,阿拉伯芥被證明是第一個能在月球土壤裡成功發芽的地球植物。

50年前 登月任務採集的珍稀樣本

保羅與此次研究的共同作者、佛羅里達大學的園藝科學教授費爾(Robert Ferl)拿到了共12克的月球土壤樣本,它們是在50年前的「阿波羅計畫」(Project Apollo)中所採集到的。1969年,NASA發射的阿波羅11號(Apollo)搭載阿姆斯壯(Neil Armstrong)與艾德林(Buzz Aldrin)成功登陸月球。不久後,人類又登上月球5次,而阿波羅17號(Apollo 17)在1972年負責了最後一次的登月任務。

在6次的任務中,太空人都蒐集了月球的碎石與土壤樣本,以真空、密封的形式將樣本帶回地球,並封存在NASA。

而在此次的種植實驗中,保羅各取了阿波羅11號、12號與17號採集的土壤樣本進行測試。測試前,樣本從來未接觸過空氣、水,或是地球上的任何物質。

緊張緊張、刺激刺激

保羅回想起他們將種子埋入土壤樣本,第一次要替土壤加水時,他們都很緊張,不知道會發生什麼事。保羅說道:「我們不知道它會不會爆炸,會不會等下失敗後冒出大量的泡沫。」

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「生命會找到出路」

幸好,加了水的月球土壤沒有造成任何意外,不過研究人員察覺到,這些土壤樣本非常厭水。為此,研究人員花了很多時間讓土壤吸收水分,他們還替土壤添加了一些營養液。

接下來發生的事就和電影《侏羅紀公園》(Jurassic Park)裡的角色名言一樣——生命會找到出路。阿拉伯芥發芽,並長出小小的綠葉。

失敗為成功之母

但好消息並沒有持續太久,到了第六天,三個樣本都呈現出發育不良,種植在阿波羅11號土壤樣本的阿拉伯芥甚至死亡。研究人員判斷,可能是因為阿波羅11號採集到的月球岩屑層(regolith),曾暴露在較多的宇宙射線(cosmic rays)和太陽風之中,使得那個區域的土壤較不適合植物生長。

研究人員也進一步得出結論:此次實驗中的植物生長狀態,和一般植物在鹽分過高等惡劣條件下的生長情形頗為類似,也就是說,月球土壤對地球植物來說,其實是一種逆境的介質。

不過,費爾仍肯定了這次的實驗結果,「植物能在月球土壤發芽就讓我們感到驚奇了。沒錯,雖然它最後發育不良,但實驗告訴我們,植物有在生長,還有些樣本沒有死亡。它可以適應月球的土壤」。

研究人員保羅與費爾小心翼翼地進行實驗,他們完全不曉得什麼樣的植物能在月球的土壤裡發芽並茁壯。

月球、火星版開心農場

此次實驗結果表明,人類想到月球種菜,恐怕還有很多的困難需要克服,包含可能要改造阿拉伯芥的基因,讓它更適應月球的土壤。

NASA認為,這個研究結果鼓舞人心,讓他們對2024年人類重返月球的「阿提米斯計畫」(Artemis program)有更多的準備。

「這個研究對想發展長程探索太空的NASA來說十分重要,因為未來我們希望使用月球和火星的資源,開發太空人所需要的食物。」現任的NASA局長尼爾森(Bill Nelson)解釋。

未參與此次研究、NASA人類探索與營運任務部首席科學家布萊契爾(Jacob Bleacher)補充:「NASA不會從地球打包所有的東西到月球和火星上,我們會利用現場的資源。我們必須學會在那裡生存。」

植物是人類飛向太空的重要助力

未參與此次研究的NASA生物科學部門首席研究員巴塔查雅(Sharmila Bhattacharya)表示:「植物不僅能帶給人們愉悅的感覺,也能成為人類的糧食,作為人類探索太空的一大助力。國際太空站上也種植了植物,太空人很喜歡待在植物的附近,用業餘的時間照顧它們。」

巴塔查雅表示,可以感覺到這些植物的存在對太空人別具意義。「當他們慶生時,他們會選在有植物的地方進行。」巴塔查雅說道。

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