知否知否, 月球種菜可否?

種菜，可能是中國人的傳統技能。從高原溫室到海外菜地，中國人可謂是走到哪就把菜種到哪。嫦娥五號帶回

月球

“土特產”後，大家立刻開始關心這個問題：“去月球種菜可以嗎？”

央視的新聞似乎給中國很關心的事判了“死刑”：

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中央電視臺關於“

月壤

不能種菜”的報道（圖片來源：央視新聞）

不過，真的沒有希望嗎？

嫦娥四號的嘗試

早在嫦娥四號時，登月器就已攜帶裝有棉花、油菜種子和果蠅卵的微型生態系統在月球背面登陸了

。2019年1月，由重慶大學牽頭的嫦娥四號生物科普試驗載荷專案團隊釋出訊息稱，嫦娥四號搭載了一個微型生態裝置，

它能利用太陽能電池加熱，透過月球表面自然光提供光照，再利用聚酯薄膜保溫層和半導體冷熱片控制溫度，為種子提供適宜的溫度、溼度並透過攝像機實時監控

。從開機到斷電，生物科普試驗載荷在軌工作狀態良好，累計工作時間長達212。75小時。身處裝置中的棉花種子也成功發芽，成為“月球第一抹綠色”。

這一小小的裝置是驗證在月球表面建立穩定的生態迴圈系統的第一步，不過，它與我們在“月球上種菜”還是有些不同：微型生態裝置採用的是地球土壤加營養液，若是換成月壤，這些種子還能不能發芽呢？

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月壤與地球土壤相比，差在哪？

現代研究傾向於認為，

月球起源於地球遭遇撞擊後分裂出的碎片

。從這個角度出發，可以說月球是地球血脈相連的孩子。

根據早先美國帶回月壤的分析結果，月球的土壤成分大部分同地球一樣，包含橄欖石（鐵矽酸鹽，主要成分是鐵、鎂、矽，同時可含有錳、鎳、鈷等元素）、長石（含鈣鈉鉀矽酸鹽，是一類常見的含鈣、鈉和鉀的鋁矽酸鹽類造岩礦物）、輝石（鈣鎂矽酸鹽，含有鈣、鈉、鎂和2價鐵，也有一些鋅、錳和鋰等種類的離子）和隕石撞擊下形成的二氧化矽顆粒。細究這些物質的元素可以發現，很多是植物生長所必需的，例如鎂元素參與葉綠素的合成，磷元素能刺激植物根系發育等等。這些養分的種類與數量與地球十分接近，

但絕大部分是以還原態的形式存在於礦物中，無法被植物直接吸收利用，如何釋放如此豐富的資源是“月球種菜”的一大難題

。

此外，還有一些元素是月壤沒有的，例如氮元素和碳元素。地球土壤中的氮化合物來自於大氣，植物或細菌的生物固氮作用和大氣雷電產生的含亞硝酸雨水將氣態的氮轉化為化合物納入生物圈迴圈。

而月球並不存在大氣，給月壤補充氮最理想的方法只能是從地球千里迢迢運輸過去

。

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除了營養物質的含量外，月壤在顆粒度、透氣吸水方面的結構特性也與地球土壤迥異。

地球土壤的形成是在風化侵蝕的作用下，風化作用使岩石破碎，物理化學性質改變；碎巖在重力、流水、風力、冰川等作用下形成風化物質並被遷移形成崩積物、沖積物等

。大氣、水文和土壤生物群落在土壤形成過程中參與塑造了適宜生物群落生存的酸鹼度、土壤顆粒度及鉀、氮元素含量。

與之相比，月球表面沒有大氣，也就沒有水文氣象來參與土壤的塑造。月球表面也覆蓋有一層疏鬆的土壤，這些月壤是在億萬年來隕石和微隕石的撞擊、宇宙射線和太陽風粒子的持續轟擊、晝夜溫差導致岩石破碎的作用下形成的。這也導致了月壤顆粒細碎且稜角多，像水泥粉一樣內摩擦力、粘著力大。

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月壤改造的“利器”

既然月壤有如此多的缺點，那為了讓它成為合格的植物溫床，勢必要制定土壤改良計劃。這裡可以參考電影《火星救援》，它講述的是主角馬克·沃特尼在火星執行任務時遭遇巨型風暴，被迫獨自一人留在火星艱難求生的故事。電影中沃特尼精心計算如何最大限度地利用他在這顆乾旱星球上的時間，開始利用自制的肥料種植土豆，成功在火星生存四年之久等到隊友的救援，成了一名太空版“魯賓遜”。

問題來了，讓我們想想他為種土豆所做的工作中哪些值得關注？“Oh！Shit！”沒錯，是他自制的肥料，給土壤補充了有機質和一些元素，更關鍵的是肥料中所含有的大量

微生物

。由此可得，要想在月球開啟田園時代，土壤微生物必不可少！

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地球土壤是微生物生長和繁殖的天然培養基，每克耕作層土壤中包含細菌、真菌（孢子）、放線菌、和原生動物達到數十萬量級。有機養分的存在能夠給微生物提供絕佳的生存環境

。早在上世紀美國登月引發的“月球狂熱”時，科學家就提出在月壤中引入微生物進行礦物養分釋放和有機養分富集。土壤微生物可以透過固氮、分解無機磷鉀、降解重金屬離子實現對土壤的改良。經過微生物的辛勤勞作，月壤中無法被利用的礦物形態的磷、鉀、鎂、鐵等元素會被化合成溶解於土壤水中的離子態，進一步被植物根系吸收利用。

分解月壤礦物的過程中，月壤顆粒的稜角也會隨之溶解，變得圓滑，像水泥一樣的內摩擦力和粘著力以隨之降低，月壤的透氣性也會極大地改善

。

在眾多具有改造功能的微生物中，藍細菌被認為是最具潛力的開拓先鋒，這類微生物能夠在真空、輻射、乾燥、高溫和冷凍等極端條件下生存，並且對許多礦物具有溶解作用。此外，

藍細菌也是地球生物圈中固氮和光合作用的重要一環，這也能解決月球土壤中稀缺的碳氮稀缺問題

。以微生物為工具，我們可以期待將荒蕪淒涼的月球推向“田園時代”。

“種菜”的哲學

“現在的地球，是生命為自己建的家園”。《三體3》中的楊冬在終端大廳用巨型機推演地球演化數學模型時說了這樣的語句。倘若缺少了生命的參與，地球的樣貌與地獄無異。沒有植物的蓄水與廕庇，沼澤溼地就從未出現；沒有森林的遮風擋雨，高聳的山脈將破碎成巖；沒有微生物和植物的光合作用，大氣的顏色也會汙濁不堪。沒有生命，大自然也就不復存在！

從古至今，中國人抱持著“天人合一”的自然觀，人類既非大自然的主宰，亦非大自然的奴隸，而是大自然的朋友

。勞動人民用“月球能否種菜”的疑問傳達了想在迢遙的月球改造自然的願景。我們相信，深刻在中華民族文化裡的“天人合一”的自然觀沒變，農耕民族“DNA裡的自覺”也沒變。時代在進步，我們將用更先進的科學手段，更強大的工業實力，依託極具創造力的民眾，開闢星辰大海的浩瀚前途。

參考文獻：

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［2］ 林呈祥，凌道盛，鍾世英，蔣祝金。TJ-1模擬月壤顆粒幾何特性［J］。東北大學學報（自然科學版），2016，37（03）：451-456。

［3］ 林呈祥，凌道盛，鍾世英。顆粒流數值模擬在月壤岩土問題研究中的應用概況［J］。浙江大學學報（工學版），2015，49（09）：1679-1691。

［4］ 郝餘祥編著。 土壤微生物［M］。 北京：科學出版社， 1982

［5］ 秦利鋒，林啟美，薛彩榮，艾為黨。月球土壤的生物改良試驗：固氮藍藻對模擬月壤肥力的影響［J］。航天醫學與醫學工程，2020，33（06）：497-503。