在火星上植樹造林靠譜嗎

劉霞

“讓我們?nèi)セ鹦巧现矘湓炝职桑　比涨?，《日本?jīng)濟(jì)新聞》報(bào)道稱，日本京都大學(xué)教授土井隆雄等人正以此為目標(biāo)開展實(shí)驗(yàn)。他們希望在火星上種植樹木，將其用作建筑物和人造衛(wèi)星的原材料。如果研究取得進(jìn)展，未來(lái)人類就有可能在火星上生活，那里的森林也將成為重要資源。

這聽上去似乎是一個(gè)極其美妙的想法，但國(guó)際宇航聯(lián)合會(huì)空間運(yùn)輸委員會(huì)副主席楊宇光對(duì)筆者表示：“日本科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)具有一定的探索意義，不過(guò)以目前人類的技術(shù)水平和火星上的條件而言，想要讓樹木在火星上茁壯成長(zhǎng)幾乎不可能。此外，即便未來(lái)樹木能在火星成長(zhǎng)，用其建造房屋或制造衛(wèi)星還不如就地利用火星上的土壤、巖石或者鐵元素等便利?！?h3>極低氣壓下種樹困難重重

據(jù)報(bào)道，土井隆雄等人目前正對(duì)楊樹開展實(shí)驗(yàn)，因?yàn)檫@種樹木通過(guò)插條就能培育出擁有相同遺傳特性的新枝葉。他表示，火星大氣層95%由二氧化碳構(gòu)成，這是植物進(jìn)行光合作用必需的原料。但火星表面的氣壓約為地球的百分之一，他希望楊樹能在低壓環(huán)境下成長(zhǎng)。

不過(guò)，目前該團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備只能將氣壓降低至0.1個(gè)大氣壓。他們此前曾在0.3個(gè)大氣壓環(huán)境下培養(yǎng)植物，與在正常大氣壓下生長(zhǎng)的植物相比，兩種植物并不存在明顯差異。但研究顯示，大概從氣壓降低至0.2個(gè)大氣壓開始，植物的葉片形狀就會(huì)發(fā)生變化。因?yàn)榈蜌鈮呵闆r下，水的沸點(diǎn)降低，導(dǎo)致水分更容易蒸發(fā)，葉片就會(huì)變得小而厚。雖然目前尚無(wú)充足數(shù)據(jù)，但低氣壓環(huán)境下，植物的光合作用以及根系生長(zhǎng)都會(huì)受到影響，導(dǎo)致其生長(zhǎng)變得更緩慢。

盡管目前科學(xué)家已經(jīng)開展了多項(xiàng)模擬月球和火星的低壓環(huán)境種植可食用蔬菜的研究，然而模擬相關(guān)環(huán)境種植樹木的研究卻鳳毛麟角。這或許是因?yàn)槭卟艘荒昙纯沙墒欤珮淠境刹膮s需要好多年。

在目前的研究中，土井隆雄等人除調(diào)整氣壓以比較楊樹的生長(zhǎng)情況外，還在研究哪些楊樹基因會(huì)在低壓環(huán)境中表達(dá)。

與土井隆雄共同開展研究的日本京都府立大學(xué)研究生院特聘教授池田武文表示，考慮到葉片變化，松樹可能更適合在火星表面種植，因?yàn)槠洳恍枰嗨忠材苌L(zhǎng)。

對(duì)此，楊宇光表示，包括樹木在內(nèi)的植物生長(zhǎng)過(guò)程比較復(fù)雜，與周圍環(huán)境有著緊密的生物和物理方面的聯(lián)系。氣壓從0.1個(gè)大氣壓降低到0.01個(gè)大氣壓，水的沸點(diǎn)等指標(biāo)，都將發(fā)生根本性變化，樹木生長(zhǎng)難度極大。“除要解決低氣壓?jiǎn)栴}外，樹木生長(zhǎng)還需要氧氣，但火星上沒有氧氣。樹木生長(zhǎng)也離不開氮，但火星大氣中的氮被鎖定成氮?dú)猓磧蓚€(gè)氮原子緊密結(jié)合，很難與其他分子發(fā)生反應(yīng)。若要參與生命所需的化學(xué)反應(yīng)，氮原子需要單獨(dú)被‘固定住。地球上的某些微生物能固定大氣中的氮，但目前沒有在火星上發(fā)現(xiàn)任何生物。如果從地球上運(yùn)輸?shù)?，成本不菲?！睏钣罟庹f(shuō)。

“此外，還存在輻射問題?；鹦菦]有全球性的磁場(chǎng)，這意味著它沒有一個(gè)有效屏障，可以保護(hù)可能生存的生命免受致命輻射的侵蝕。”楊宇光進(jìn)一步說(shuō)。

若成功可用作建筑和衛(wèi)星原材料

土井隆雄等人為什么要大費(fèi)周章，在火星上種樹？

他們表示，如果樹木能在火星上生長(zhǎng)，未來(lái)科學(xué)家們就有可能用這些樹木建造房屋、科研基地等。

將建筑材料從地球運(yùn)送至月球和火星的成本極高。目前，將1千克物質(zhì)運(yùn)送到月球的成本為1億日元（約合人民幣470萬(wàn)元），運(yùn)到火星成本更高。但如果能夠就地取材，將大大降低太空開發(fā)成本。

對(duì)此，楊宇光表示：“樹木當(dāng)然是一種很好的資源和建筑材料，但利用火星上的土壤、巖石建造房屋成本更低，而且這樣建造的房屋和基地也能更好地抵御輻射?！?/p>

土井隆雄等人還希望利用火星種植的樹木就地制造人造衛(wèi)星。他們計(jì)劃今年夏季將全球首顆木制人造衛(wèi)星LignoSat送入太空。這顆衛(wèi)星長(zhǎng)、寬、高均為10厘米，是一顆用木蘭科植物厚樸制成的超小型衛(wèi)星。研究團(tuán)隊(duì)將通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其在太空的實(shí)用性。

土井隆雄解釋稱，采用木材制造衛(wèi)星是為了減少衛(wèi)星墜入大氣層燃燒殆盡時(shí)產(chǎn)生的金屬顆粒，從而減輕環(huán)境危害。因?yàn)槟局菩l(wèi)星完成任務(wù)后重新進(jìn)入大氣層燃燒時(shí)，只會(huì)產(chǎn)生細(xì)小的可生物降解的灰燼。此外，太空中沒有氧氣，木制衛(wèi)星在太空環(huán)境中著火的風(fēng)險(xiǎn)為零。而且，如果許多這樣的超小型衛(wèi)星在火星也能像在地球一樣連成網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行資源勘探和通信，將對(duì)人類建立火星基地具有重要意義。

對(duì)此，楊宇光認(rèn)為：“火星富含鐵元素，也以其明亮的鐵銹色而聞名。利用火星已有的鐵元素、熔融巖石和礦石來(lái)制造衛(wèi)星，或許比在火星上植樹造林并以木材為原料制造衛(wèi)星更具性價(jià)比。”

“科學(xué)家們目前已經(jīng)朝火星派出幾十個(gè)探測(cè)器，但迄今沒有發(fā)現(xiàn)任何生命，連最基礎(chǔ)的單核生物也沒發(fā)現(xiàn)，由此可知火星環(huán)境之惡劣。因此，我對(duì)科學(xué)家在火星上植樹造林這一愿景持悲觀態(tài)度。但日本科學(xué)家的這種探索態(tài)度值得肯定，木制衛(wèi)星這一想法也極具創(chuàng)新性?！睏钣罟庹f(shuō)。