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月球上“发芽”了。
2019年1月15日，嫦娥四号上搭载的生物科普试验载荷发布了最新试验照片，照片显示试验搭载的棉花种子已经长出了嫩芽，这也标志着嫦娥四号完成了人类在月面进行的首次生物实验。在这个寒冷的冬天，在地球上收到月球之春的消息，让人倍感温暖。
种子 昆虫 酵母菌，构成小型生物系统
这次搭载的科普载荷，实际上是一个密闭的“小型生物系统”。
包括4种植物，分别是土豆、拟南芥、油菜和棉花。它们在生态系统中起到了生产者的角色，吸收阳光、水、二氧化碳，产生氧气，合成有机物。此外，还有一种昆虫是果蝇，担当了消费者的角色，负责吃掉植物。而昆虫排泄的废弃物最后会被微生物，也就是搭载的酵母菌分解掉，酵母菌担当着最后的分解者的角色，重新释放出二氧化碳提供给植物呼吸。
生产者、消费者和分解者，如果相互匹配得比较好的话，是可以在密闭状态下实现自我循环的。由于土豆的淀粉含量很高，在酵母菌的发酵下，还会产生酒精。或许，罐子里的果蝇此刻已经喝醉了呢？
记得在小学语文课本里，有一篇课文叫做月球之谜，介绍了在地球上利用模拟月球土壤进行生物实验，孩子们对月球土壤竟然可以种植物感到非常好奇。而那时近乎科幻般的梦想，如今已经成为现实，这也是人类第一次在月球上开展生物实验。
月球上的环境对生命来讲是很严酷的。不仅昼夜温差大，而且被阳光照到的一面和背阴的一面温差也很大，甚至可以达到两三百摄氏度。由于罐子中没有空调，只能通过冷热片传导热量，进行温度调节，将罐子里的温度控制在二三十摄氏度的室温下，以蒙骗植物，让它们以为春天来了，然后开始萌芽。
除了温度之外，阳光也是植物生长所必需的。罐子里没有灯，用的是月球上天然的太阳光，密封的罐子是铝合金制成的，通过在罐子顶部开口，利用光管技术，把阳光引入到罐子中，但这会对罐子的密封性提出了挑战。
水是生命之源。科普载荷携带了18毫升水，当嫦娥4号着陆到月球表面之后，通过水泵将水浇到植物种子上，促使植物发芽。
所选物种，个个都有讲究
在物种的选择上，由于月球环境非常恶劣，这次实验选择的物种，要求既能耐高温，又能耐低温，可以抵抗极端温差，而且还要耐辐射，适应月球上的低重力条件。由于罐子小，生长空间只有1升左右，植物的个头也不能太大。
除了上述条件，选择这些物种，还与人类将来在月球上的生存有关。其中，土豆是全营养食品，是未来太空生活中最重要的食物来源，可以提供人体所需的大部分能量和营养。在2015年上映的科幻大片《火星救援》中，作为植物学家的男主角，就是通过种土豆才在火星上幸存下来的。俄罗斯主持的“火星500”太空模拟生存实验中，航天员也是以土豆为主要食物，简直就是太空中的口粮。
拟南芥是一种模式植物，与萝卜、卷心菜等蔬菜一样，都属于十字花科；由于结构简单，生长周期短，与其他植物的区别度大，拟南芥是太空种植的常客，此前在天宫2号空间实验室的科学实验中也上过天。
棉花是主要的农业作物品种之一，既能作为衣物保暖，也可以用于缓冲减震、生产绳索等，在太空生活中有很广泛的用途。
油菜是中国南方常见的油料作物，我小时候就是吃着用菜籽油炒成的菜长大的，香味独特，不同于北方常用的大豆油和花生油。在幼苗期，油菜还可以作为绿叶蔬菜直接食用。除了供太空移民吃穿所需外，植物还有观赏价值，可以舒缓长期太空旅行带来的紧张情绪和孤独感，部分担当了心理医生的作用。
对载人深空探测来说，在从地球出发的漫长旅途中，以及在其他星球上拓荒的过程中，航天员所需的物资不可能都从地球上运过去，那样的代价太昂贵了。因此，原位资源利用将成为一项基础性的技术，也就是利用其他星球上的资源，生产氧气、水、食物等生命必需物资，同时生产火箭燃料和发射平台、基座等建筑材料。
在密闭生态系统中，协调生产者、消费者和分解者三者的效率，实现物质循环，为人类提供充足的食物来源和稳定的氧气供应，是一项必要的基础性工作。今后，还将开展更大规模、更复杂的太空种植实验，完善密闭生态系统的设计。只有当这些技术逐渐成熟的时候，人类走向深空，建立月球基地，乃至移民外星球的步伐才能更加坚定。
□郑永春（中国科学院国家天文台研究员、中国科普作家协会副理事长）
编辑 孟然 校对 王心
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