美国 - 艾赫巴里通讯社
太空种植：人类排泄物作为地外农业的关键资源
随着人类探索和定居月球和火星等天体的雄心壮志不断扩大，确保可持续、长期食物来源的关键挑战日益严峻。这些星球上恶劣的环境，其特点是土壤不适宜、辐射强烈以及大气稀薄或不存在，给传统农业带来了严峻的障碍。为此，科学家们正转向创新和非传统的解决方案，特别关注利用人类排泄物作为植物种植的关键营养来源。
灵感常常来自科幻小说，尤其是电影《火星救援》（The Martian），该片描绘了一位被困的宇航员成功利用自己的污水种植土豆。这一电影概念激发了严肃的科学探究。包括国际马铃薯中心和美国宇航局（NASA）在内的领先研究机构已经进行了实验，证实了在受控环境中利用人类排泄物支持植物生长的潜力。
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最近，由德克萨斯农工大学的哈里森·科克（Harrison Coker）领导的一个研究团队，与美国宇航局的科学家合作，进行了一项深入研究，探讨回收的污水产品与模拟的月球和火星风化物（土壤）之间的相互作用。这些研究对于开发生物再生生命支持系统（BLiSS）至关重要。这些复杂的系统利用生物反应器和过滤器，将合成形式的污水转化为富含营养的溶液，为植物提供茁壮成长所需的必需元素。由于居民可以轻松提供该过程所需的原材料，因此这项技术对未来月球和火星上的人类定居点具有深远影响。
随着即将进行的阿尔忒弥斯（Artemis）月球任务，可靠的粮食生产的必要性日益增加，已成为确保人类在地球以外地区长期存在的关键优先事项。关于这些系统的研究的主要作者科克表示：“在月球和火星的前哨站，有机废物将是产生健康、肥沃土壤的关键。”他进一步解释说：“通过用有机废物流处理月球和火星的模拟土壤，人们发现许多必需的植物营养素可以从地表矿物中提取。”
地球上的植物生命需要复杂的营养物质才能茁壮成长。例如，玉米需要大量的氮，豌豆则需要钾和磷，而土豆则需要两者。当然，水对所有植物生命都是必不可少的。研究人员一直专注于“丰富”月球和火星风化物这一挑战，它们本身不适合传统农业。这些土壤被辐射照射，火星风化物尤其富含硫、氧化铁、二氧化硅和镁。重要的是，它还含有高水平的有毒高氯酸盐。
这些地外地点的第一批居民需要携带他们自己的食物供应和废物管理系统。之后，需要共同努力才能使当地土壤适合耕种。这项事业将需要大量的时间和劳动力，此外还有无数其他基本任务，如勘探和建造栖息地。虽然水培系统提供了一种替代的生长介质，但它们需要大量的水和高浓度的营养物质才能生产出大量的食物。尽管从地球向月球运送补给任务是可行的，但它们成本高昂且耗时。因此，粮食生产的自给自足不仅是可取的，而且对于长期的可持续存在至关重要。
早期研究已取得可喜成果。1992年的一项美国宇航局研究成功地在受控环境中培育出一种名为“诺兰”（Norland）的红色土豆品种。在科克和美国宇航局领导的最新研究中，科学家们将生物再生生命支持系统（BLiSS）的流出物与模拟的火星或月球风化物混合。在摇床中振荡24小时后，研究人员观察到，生物再生生命支持系统（BLiSS）的流出物有效地“风化”了风化物，将其转化为营养丰富的生长溶液。显微镜分析揭示了模拟颗粒的物理变化，包括微小坑洞的形成以及表面被纳米颗粒覆盖。这些变化降低了锋利矿物的磨蚀性，表明风化成功，并且是朝着更类似土壤的材料迈出的重要一步。
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虽然人类污水的回收利用为改善地外园艺提供了一个引人注目的解决方案，但这还不是一个完整的答案。尽管取得了这些令人鼓舞的初步发现，但接下来的关键阶段包括在实际的月球和火星风化物上测试这些工艺，因为它们的性质可能与当前实验中使用的模拟物不同。尽管如此，这项研究代表了一个重要的起点，它为支持太空人类殖民地不可或缺的这一过程提供了宝贵的见解。也许很快，月球居民就能收获他们自己种植的蔬菜，火星殖民者也能通过创新地回收他们自己的排泄物产品来种植玉米、豆类和土豆等主食。
