資料圖，圖文無關。圖片來自視覺中國。
月球上“發芽”了。
2019年1月15日，嫦娥四號上搭載的生物科普試驗載荷發佈了最新試驗照片，照片顯示試驗搭載的棉花種子已經長出了嫩芽，這也標誌著嫦娥四號完成了人類在月面進行的首次生物實驗。在這個寒冷的冬天，在地球上收到月球之春的消息，讓人倍感溫暖。
種子+昆蟲+酵母菌，構成小型生物系統
這次搭載的科普載荷，實際上是一個密閉的“小型生物系統”。
包括4種植物，分別是土豆、擬南芥、油菜和棉花。它們在生態系統中起到了生產者的角色，吸收陽光、水、二氧化碳，產生氧氣，合成有機物。此外，還有一種昆蟲是果蠅，擔當了消費者的角色，負責吃掉植物。而昆蟲排洩的廢棄物最後會被微生物，也就是搭載的酵母菌分解掉，酵母菌擔當著最後的分解者的角色，重新釋放出二氧化碳提供給植物呼吸。
生產者、消費者和分解者，如果相互匹配得比較好的話，是可以在密閉狀態下實現自我循環的。由於土豆的澱粉含量很高，在酵母菌的發酵下，還會產生酒精。或許，罐子裡的果蠅此刻已經喝醉了呢？
記得在小學語文課本里，有一篇課文叫做月球之謎，介紹了在地球上利用模擬月球土壤進行生物實驗，孩子們對月球土壤竟然可以種植物感到非常好奇。而那時近乎科幻般的夢想，如今已經成為現實，這也是人類第一次在月球上開展生物實驗。
月球上的環境對生命來講是很嚴酷的。不僅晝夜溫差大，而且被陽光照到的一面和背陰的一面溫差也很大，甚至可以達到兩三百攝氏度。由於罐子中沒有空調，只能通過冷熱片傳導熱量，進行溫度調節，將罐子裡的溫度控制在二三十攝氏度的室溫下，以矇騙植物，讓它們以為春天來了，然後開始萌芽。
除了溫度之外，陽光也是植物生長所必需的。罐子裡沒有燈，用的是月球上天然的太陽光，密封的罐子是鋁合金製成的，通過在罐子頂部開口，利用光管技術，把陽光引入到罐子中，但這會對罐子的密封性提出了挑戰。
水是生命之源。科普載荷攜帶了18毫升水，當嫦娥4號著陸到月球表面之後，通過水泵將水澆到植物種子上，促使植物發芽。
所選物種，個個都有講究
在物種的選擇上，由於月球環境非常惡劣，這次實驗選擇的物種，要求既能耐高溫，又能耐低溫，可以抵抗極端溫差，而且還要耐輻射，適應月球上的低重力條件。由於罐子小，生長空間只有1升左右，植物的個頭也不能太大。
除了上述條件，選擇這些物種，還與人類將來在月球上的生存有關。其中，土豆是全營養食品，是未來太空生活中最重要的食物來源，可以提供人體所需的大部分能量和營養。在2015年上映的科幻大片《火星救援》中，作為植物學家的男主角，就是通過種土豆才在火星上倖存下來的。俄羅斯主持的“火星500”太空模擬生存實驗中，航天員也是以土豆為主要食物，簡直就是太空中的口糧。
擬南芥是一種模式植物，與蘿蔔、捲心菜等蔬菜一樣，都屬於十字花科；由於結構簡單，生長週期短，與其他植物的區別度大，擬南芥是太空種植的常客，此前在天宮2號空間實驗室的科學實驗中也上過天。
棉花是主要的農業作物品種之一，既能作為衣物保暖，也可以用於緩衝減震、生產繩索等，在太空生活中有很廣泛的用途。
油菜是中國南方常見的油料作物，我小時候就是吃著用菜籽油炒成的菜長大的，香味獨特，不同於北方常用的大豆油和花生油。在幼苗期，油菜還可以作為綠葉蔬菜直接食用。除了供太空移民吃穿所需外，植物還有觀賞價值，可以舒緩長期太空旅行帶來的緊張情緒和孤獨感，部分擔當了心理醫生的作用。
對載人深空探測來說，在從地球出發的漫長旅途中，以及在其他星球上拓荒的過程中，航天員所需的物資不可能都從地球上運過去，那樣的代價太昂貴了。因此，原位資源利用將成為一項基礎性的技術，也就是利用其他星球上的資源，生產氧氣、水、食物等生命必需物資，同時生產火箭燃料和發射平臺、基座等建築材料。
在密閉生態系統中，協調生產者、消費者和分解者三者的效率，實現物質循環，為人類提供充足的食物來源和穩定的氧氣供應，是一項必要的基礎性工作。今後，還將開展更大規模、更復雜的太空種植實驗，完善密閉生態系統的設計。只有當這些技術逐漸成熟的時候，人類走向深空，建立月球基地，乃至移民外星球的步伐才能更加堅定。
□鄭永春（中國科學院國家天文臺研究員、中國科普作家協會副理事長）
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