全球范圍內(nèi)一系列載人登月計(jì)劃的發(fā)布，激發(fā)了人們探索月球上能否種植植物以提供生命支持的研究熱情。近日，一項(xiàng)來(lái)自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)家的新研究發(fā)現(xiàn)，地球土壤中的細(xì)菌或許可以幫助航天員在月球土壤上種出植物。

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)副教授孫振才率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、熒光假單胞菌這三種地球上常見(jiàn)細(xì)菌的組合，可以提高月壤模擬物中植物可利用磷的濃度，從而提升月壤肥力，促進(jìn)植物在月球上生長(zhǎng)。這項(xiàng)研究本月發(fā)表在國(guó)際期刊《自然》旗下的《通訊-生物學(xué)》雜志上。

2020年12月2日，嫦娥五號(hào)探測(cè)器在月球表面自動(dòng)采樣（資料照片）。新華社發(fā)（國(guó)家航天局供圖）

研究人員首先選擇了五種常見(jiàn)的地球土壤細(xì)菌，對(duì)月壤模擬物進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)三種細(xì)菌可以大幅提高植物可利用磷的含量。磷是土壤中含有的一種植物必需營(yíng)養(yǎng)元素。此前研究表明，月壤中磷的形態(tài)難以被植物吸收。科研人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)膠質(zhì)芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、熒光假單胞菌處理后的月壤模擬物，其植物可利用磷含量在10至21天內(nèi)增加了一倍以上。

接下來(lái)，研究人員在這三種細(xì)菌處理后的模擬月壤中播種了實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ街参锉臼蠠煵荨?8天后他們觀察到，相比在沒(méi)有接種細(xì)菌的普通月壤模擬物中生長(zhǎng)的植物，實(shí)驗(yàn)中的植物莖部和根部更長(zhǎng)，葉簇更寬、更重。此外，種植24天后這些植物的葉綠素含量也比沒(méi)有細(xì)菌的對(duì)照模擬物中的植物高了104%。

孫振才表示，這些結(jié)果都表明用這三種細(xì)菌處理的月壤模擬物能促進(jìn)和維持本氏煙草的生長(zhǎng)。

在他看來(lái)，此項(xiàng)研究結(jié)果對(duì)未來(lái)航天員長(zhǎng)駐月球維持基本生存具有重要意義。“由于植物可以提供食物與氧氣，促進(jìn)封閉生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，月球植物溫室將成為未來(lái)月球基地的標(biāo)準(zhǔn)配置。而提高月壤肥力，使其可以成為植物栽培基質(zhì)，意味著我們無(wú)需從地球搬運(yùn)整套栽培系統(tǒng)至月球，可以極大地節(jié)省火箭運(yùn)力的需求。”

在此之前，孫振才的主要研究領(lǐng)域是土壤養(yǎng)分與土壤微生物，而這項(xiàng)天體生物學(xué)的研究最初是由參加科學(xué)訓(xùn)練項(xiàng)目的中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生夏一桐提出設(shè)想。2020年12月17日，嫦娥五號(hào)攜帶1731克月球樣品返回地球時(shí)，夏一桐便對(duì)能否用月壤種植植物產(chǎn)生了好奇。他想知道，既然微生物能使地球上的土壤更肥沃，那它們對(duì)月壤會(huì)有同樣的作用嗎？

于是夏一桐找到孫振才，共同開(kāi)展本項(xiàng)研究。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中用到的三種細(xì)菌是較為常見(jiàn)的土壤微生物，分布廣泛，也被用作農(nóng)田的微生物肥料。而研究團(tuán)隊(duì)選用的月壤模擬物是前往中國(guó)吉林金龍頂子火山采集原料制備而成。孫振才說(shuō)，此前有研究證實(shí)該火山的噴發(fā)物與“阿波羅14號(hào)”月壤樣品有非常相似的理化性質(zhì)，而學(xué)術(shù)界對(duì)“阿波羅14號(hào)”月壤樣品已經(jīng)有比較透徹的研究。

“我們也非常期待在后續(xù)的研究中獲得嫦娥五號(hào)探測(cè)所采集的樣品。”孫振才說(shuō)，嫦娥五號(hào)所采集的樣品，其地質(zhì)年齡要小于阿波羅樣品，其理化性質(zhì)、元素組成也不盡相同。不同性質(zhì)的月壤樣品可能會(huì)有不同的種植特性、改造潛力，值得后續(xù)深入研究。

2021年10月15日，在中科院地質(zhì)與地球物理研究所月球樣品潔凈室，田恒次副研究員在處理月球樣品（資料照片）。新華社記者 金立旺 攝

今年7月，中國(guó)載人航天工程辦公室發(fā)布消息，計(jì)劃在2030年前實(shí)現(xiàn)中國(guó)人首次登陸月球，其后將探索建造月球科研試驗(yàn)站，開(kāi)展系統(tǒng)、連續(xù)的月球探測(cè)和相關(guān)技術(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證。

孫振才說(shuō)：“我們?cè)诘厍蛏戏N植的大部分作物都可以在未來(lái)的月球溫室中種植。我們甚至可以利用不同的微生物，將月壤改造成適宜不同植物生長(zhǎng)的不同狀態(tài)，為未來(lái)月球基地的工作人員提供多種多樣的植物來(lái)源食物。”

他說(shuō)，如果后續(xù)研究中能獲得足夠多的月壤模擬物，研究人員將很有可能在小麥、水稻、玉米等主糧作物，乃至土豆等塊莖作物上開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。（記者袁全）