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继2016年美国在NASA空间站中培育出第一株在外层空间开放的百日菊之后,中国的土豆和拟南芥的种子将作为嫦娥四号的“乘客”,于2018年登陆月球表面,届时将在月球上开出第一朵土豆花或拟南芥花.
月球上面没有气压,重力只有地球的1/6,它的1天时间相当于地球上的14天,而接着就是两周的黑夜.那里没有碳,而碳是植物进行光合作用不可或缺的元素.寻找在月球上种植植物的方法,比将人类送上月球更具挑战性.譬如说,月球环境是真空的,白天温度能达到一百多摄氏度,夜晚却降到零下一百多摄氏度,加上微重力、太阳辐射强、高能粒子冲击等,给动植物的生长带来极大的困难.
根据已知的动植物生长知识,中国科学家创造了一个能在月球上面适应动植物生长、实现生态循环的小空间——“月面微型生态圈”.该项目历时两年多的试验,终于在2017年9月完成正式品,将于2018年年底发射.
“月面微型生态圈”是模拟动植物在地球上的生存环境,由特殊铝合金材料制成的一个圆柱形“罐子”,高18厘米,直径16厘米,净容积约0.8升,总重量3千克.罐子虽然不大,内部却大有乾坤,里面零部件达40个,聚集了机械、控制、环境、生物、光学、能源等多学科交叉的研发团队的智慧.这次实验的主要目的是观察植物在月球上的光合作用,并为下一步科研活动提供更大的可能性.
为了让“罐子”里温度恒定,研究人员给“月面微型生态圈”穿上了保温服,并安装了根据应用在建筑温控上的优势研制出的新型空调.然后,研究人员又利用太阳能电池控制温度,保证微型生态圈和照相机等一些耗电器材的运作.
因为“罐子”里资源有限,动植物占用的空间不能过多,加上月球上没有大气传递热量,昼夜温差大,因此所选种子必须满足个子小、耐高温、耐冻、抗辐射和抗干扰等因素.经过上千次的筛选后,土豆、拟南芥、蚕脱颖而出,成功获得任务榜上的指定名额.除了土豆、拟南芥两种植物的种子和蚕卵之外,“罐子”里面还放有土壤、养分、空气等动植物生长需要的元素,以及记录动植物生长的机和照相机、调节温度的空调、提供能源的电池等.
有了恒温的保障,“罐子”里的温度会保持在-10℃至30℃之间,土豆和拟南芥通过光导管吸收月球表面的自然光进行光合作用,释放氧气供养生态圈里的“消费者”——蚕卵,然后蚕卵排出二氧化碳和生活垃圾提供给植物种子,循环往复.如此一来,一个小生态圈就初现形态了.预计在三个月后,有望在月球上顺利开出第一朵花.
从发射准备到飞行登月这两个月里,为了让动植物在指定时空中生长,研究人员进行了大量试验,以保证动植物在旅途中沉睡,到达月球后再被唤醒.据该项目的总指挥谢更新教授介绍,通过“月面微型生态圈”观察低重力、强辐射条件下植物种子的生长全过程,能验证月球环境下种子的呼吸作用和植物的光合作用.
当这两种植物在月球表面开出第一朵花,而土豆就可作为人类太空生存的食物来源,这次实验的价值将更加重大.人类对外层空间的好奇和探索从未停止,或许在不久的将来,人类移居月球就不再是梦.■
（李淇淇荐自《知识窗》）
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参考文献：
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