2024 年 10 月 12 日邓紫棋 ai换脸，中国科学院植物学博士、正高等研究馆员史军在科普中国 · 星空讲坛"探秘银河 逐梦九天"主题场带来演讲《把菜园搬到太空去》，为咱们敷陈太空探索中的植物科学学问。
以下是史军的演讲节选：
俗语说"民以食为天"，赶赴星辰大海的旅行，有一个绕不开的问题——吃。
在太空中，食品从那里来？有东说念主说从地球带上去，但这个价钱詈骂常斯文的，何况也无法悠闲大宗的东说念主群的需求。是以，只可在太空当中分娩我方所需的食品。
那么，在广宽的食品中，为什么咱们要把菜园搬到太空去？又为什么会采取土豆？这里面其实有许多相称意旨的植物科学学问。
咱们为什么要在太空种菜？
最初，东说念主类所依赖的巨大的能量源——太阳，实质上是有寿命的。到咫尺为止，太阳的寿命大约是 46 亿年，这个本事听起来很长，然而万一哪天太阳发生了一些变化，咱们可能需要迁居到外星球。再者，咱们还濒临"天际来客"的胁迫，比如小行星撞击地球。这么的撞击可能会导致大范围的生物衰一火，这在地球历史上并非淡薄，最有名的例子等于导致恐龙衰一火的那次。
天然，这些事情听起来都离咱们很远处，可东说念主类今天还濒临着一个更辣手的问题，等于全球形势变化。由于工业化进度中对化石燃料的大宗阔绰，全球形势正在发生巨变，极点天气事件日益通常，地球可能慢慢变成一个不适合东说念主类居住的所在。在这种情况下，咱们不得不辩论寻找新的家园，这亦然咱们将菜园搬到太空的原因之一。
在太空中种土豆，
为什么？何如种？
在太空中种菜，为什么会采取土豆？不光是因为土豆厚味，还和土豆本人的特质考虑。土豆的可食用部分并非其花朵或果实，咱们简直吃的是土豆的块茎。
采取吃块茎带来了显耀的上风：只需将土豆切成几块，埋入土中，就能助长出新的土豆。这种依次比恭候土豆吐花结果后再收货果实，更为便捷高效。
土豆田。图库版权图片，转载使用可能激发版权纠纷
把土豆带到太空之后，种到那里？各人的第一反映可能等于种土里，考虑词，这其实是有许多问题的，因为外星球的泥土与地球泥土是不同的。
以火星为例，火星的泥土里含有咱们难以思象的复杂因素，尤其是高氯酸盐，这种因素在地球上主要用于强力消毒，比如一些消毒湿巾中就含有高氯酸盐。思象一下，这种消毒剂能杀死整个微生物，那么将土豆径直栽植在这种泥土中，土豆的运说念只怕会和那些微生物同样，无法存活。因此，如果咱们思运用火星泥土栽植土豆，必须先将其澈底清洗，去除高氯酸盐，这个进程相称复杂。
更关键的是，火星泥土里莫得肥料，肥料对于植物助长至关伏击。中国有句农谚"庄稼一枝花，全靠粪住持"，阐发了肥料对作物助长的伏击性。因此，首批登陆火星的宇航员需要勤恳改善泥土条目。不外这并不虞味着不错径直将东说念主类排泄物用作肥料，必须经过发酵进程。未经发酵的排泄物植物无法接收，只消经过发酵判辨为浅近矿物资养分后，植物才气接收运用。天然这个进程听起来复杂，但红运的是，咱们无须皆备依赖泥土来栽植植物。
许多东说念主可能都试过水培植物。只消有敷裕的水，即使不需要泥土，也能栽植许多蔬菜，包括土豆。这种新式的栽培依次，不是将土豆径直泡在水里，而是将其架空，通过喷雾径直提供养分，这种依次依然格外锻真金不怕火。因此，即使脱离泥土，咱们仍然不错栽植蔬菜。然而，水是不可或缺的，因为水是植物助长的必需元素。
以电影《火星救援》为例，影片中主角在火星上栽植了粗略 100 平方米的土豆田。栽植这些土豆需要 60 立方米邓紫棋 ai换脸，即 60 吨的水。听起来很可怕，是吧？60 吨水可不是极少目。这些水并非全部用于土豆助长，部分水会被土豆开释到空间中。这是因为土豆在接收养分时，其体内的液体需要流动，就像腹黑泵血同样。
天然植物莫得腹黑，但它们通过叶子进行雷同的功能。每片叶子都像一个小水泵，当水被开释到空气中时，会产生轻微的能源，将根系接收的水抽上来。这种水泵虽小，但耗水量却很大。因此，栽植 100 多平方米的土豆需要 60 立方米的水，这是一个相称浩大的数字。
红运的是，咱们咫尺有各式节水成立，不错将水轮回运用，这在今天依然不错完了。因此，水不再是太空栽植蔬菜的一个要紧贫寒。
思象中的太空农场（AIGC 图片）。图库版权图片，转载使用可能激发版权纠纷
在太空中种土豆，还有一个遮拦——光。
三级片因为火星名义会受到天地射线、高能粒子和强紫外线的映照，如果咱们径直把土豆栽植在火星名义的露天环境中，土豆很快就会被烤熟。是以，咱们濒临的问题是，怎样为植物提供相宜的光照。红运的是，咱们有多种经管有贪图。
咱们不错使用太阳能电板和光伏板将太阳光升沉为植物不错运用的光。此外，咱们还不错大幅提升 LED 灯为植物提供光的效果。怎样作念到这一丝呢？大多数植物呈现绿色，这是因为它们只接收特定波长的光，主若是红色和蓝紫色光。它们反射的是绿色光，这亦然咱们看到植物呈现绿色的原因。植物并不需要绿光，而咱们今天不错通过 LED 灯只发出红色和蓝紫色光，皆备悠闲植物的助长需求。因此，在太空菜园中，为植物提供相宜的光照是皆备可行的。
还有一个各人可能泛泛思象不到的关卡——缺少二氧化碳。
有东说念主可能会问，二氧化碳还会缺少吗？咱们每天都在接洽减少二氧化碳排放，但二氧化碳的影响是双面的。天然二氧化碳在今天的许多宣传里面有点被魔鬼化了，一提二氧化碳这个词，就合计它是一个坏蛋，但实质上二氧化碳给咱们带来的正向影响要远庞杂于负向的影响。举例，二氧化碳是温室效应的关键因素，如果温室效应皆备消散，那咱们地球名义很可能就变得跟月球名义同样——日夜温差可能有几百摄氏度。这么的星球还能有生物生计吗？不可能。
更伏击的是，在太空菜园里，咱们还要给植物提供足量的二氧化碳。这是为什么呢？咱们常说的光配合用，也等于绿色植物接收二氧化碳和水、产生葡萄糖的进程。这个进程是分两个形貌来完成的，一是光反映，二是暗反映。所谓的"光反映"，等于接纳太阳光的进程，"暗反映"等于把网罗到的这些能量变成葡萄糖里面储存的能量。
图片起原于史军演讲 PPT
那问题就来了，如果二氧化碳不及，光配合用的"光反映"会持续进行，但"暗反映"会受阻，前边还在滚滚不休地网罗太阳光，这些能量就会在细胞里面堆积起来，还会找一些相比开畅的一些分子跟他们勾通，比如与氧气勾通造成无益的目田基，这些目田基能大意卵白质、DNA 和细胞结构，导致叶子径直坏掉。
为了搪塞这种情况，植物可能会进行"光呼吸"，判辨本人产生的二氧化碳以看护光配合用，但这也仅仅一个不得片刻为之的事情。是以说，也许在将来的太空菜园中，二氧化碳反倒成为一种肃肃资源。
太空种土豆，还有一个"荫藏关卡"——重力。
对于生活在地球上的东说念主，重力司空见惯，咱们很容易忽略了它的存在。但在太空中，一切都处于失重情景，这与咱们在大地上的环境天悬地隔。咱们带到太空的植物也俗例了有重力的环境。举例，当咱们把种子种在泥土中，植物的苗和芽会进取助长，而根则向下助长，这恰是重力的作用。
如果莫得重力的话，植物何如知说念哪边是天际，哪边是泥土呢？这个事情何如经管呢？有一个好音讯是，中国的科学家昨年发现了经管这一难题的关键。他们发现植物细胞中存在一种独特的颗粒——淀粉体。这些淀粉体受到重力影响时，它们会千里积到细胞的底部。当这些颗粒与细胞壁和细胞膜构兵时，它们会传递信号，告诉细胞哪边是下方。因此，将来咱们可能会运用这一发现，匡助植物在太空中更好地助长。
图片起原于史军演讲 PPT
对于"太空种土豆"的先期尝试，实质上咫尺依然在进行中。比如，咱们的玉阙空间站依然栽植出了多种蔬菜，尤其是生菜，在之前的直播中咱们依然看到玉阙的宇航员们享用了极新的生菜。不知说念它们的滋味怎样，但愿将来各人都有契机回味。
太空种菜挫折易
在太空船种菜更挫折易！
在太空中栽植蔬菜充满挑战，尤其是在太空船上栽植，更是难上加难。
举个例子，上世纪 90 年代，好意思国进行了一个名为生物圈 2 号的践诺，主义是模拟一个微缩的地球。这个建筑体积浩大，有 18 万立方米的空间，里面分为七个生态区，遗弃了 4000 个物种，试图模拟地球上的整个生态系统。践诺合手续了 21 个月，但最终不得不收尾，因为践诺东说念主员险些饿死或者被憋死，原因是这个袖珍生态系统无法正常启动。
这个践诺给咱们的最大启示是，地球上的生态系统并非浅近地将物种放在沿途就能造成。生态系统是一个有机的全体，不成浅近地通过堆砌物种来构建。就像咱们不成浅近地将汽车零件堆在沿途，然后盼愿它们自动拼装成一辆汽车同样。因此，即使咱们将大宗物种聚合在沿途，它们也不会自觉地造成一个健康的生态系统。最佳的经管有贪图仍然是保护咱们的地球——这颗绚丽的蓝色星球。
即使有一天咱们有智商走出太阳系，甚而走出银河系，去探索更远处的天地，咱们也不应健忘，地球永恒是咱们的母星，是咱们最好意思好的家园。这是咱们每个东说念主都需要谨记在心的。但愿各人带着这份对地球的记念，去探索星辰大海吧！
规划制作
作家丨史军 中国科学院植物学博士、正高等研究馆员
责编丨张扬、杨雅萍
作为规划｜苏萱 甘肃科技馆宣传连合部
审校丨徐来、林林
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沿途涨学问！
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