“月球嫩芽”破土而出!在月球上“種菜”怎麼做到的?

  據央視新聞消息,今天(15日),嫦娥四號上搭載的生物科普試驗載荷發佈了最新試驗照片,照片顯示試驗搭載的棉花種子已經長出了嫩芽,這也標誌著嫦娥四號完成了人類在月面進行的首次生物實驗。

  

  此次在月球上進行的生物科普試驗選擇了棉花、油菜、土豆、擬南芥、酵母和果蠅六種生物作為樣本,將它們的種子和蟲卵帶到月球上進行培育。那嫦娥四號是如何做到在“月宮種菜”的呢?這就不得不提到由教育部深空探測聯合研究中心組織,重慶大學牽頭的科普載荷“月面微型生態圈”了!今天,我們就一起來了解一下在月球上種植生物的技術↓↓↓

  “月面微型生態圈”長啥樣?

  “月面微型生態圈”高18釐米,直徑16釐米,淨容積約0.8升,總重量3千克,從表面看就是一個圓柱形的金屬罐子,有點類似於我們家裡的奶粉罐。

  “月面微型生物圈”本尊

  在罐子裡,土豆和擬南芥會進行光合作用,釋放氧氣,而動物蟲卵吸入氧氣,排出二氧化碳和生活垃圾提供給土豆和擬南芥的種子,循環往復,小生態圈就初現形態了。

  這時候可能有人會問,地球上的光合作用直接利用太陽光,那麼月球上的月光是如何引入“生態圈”的呢?原來,“月面微型生態圈”是通過光導管引入月球表面自然光線,實現月面原位資源利用,讓動植物完全接受月球的光照環境。深空中心的老師們之前也考慮過用人工光線模擬地球上的光照環境,但利用月面自身光照對實驗的意義更大。如果動植物能夠適應月球光照進行生長,那麼以後人類就可以在月球建設基地,開展長時間的科研工作,對人類未來在地外星球生存非常重要。

  “月面微型生態圈”是一個真實的生態圈,假設這個生態圈運轉正常,罐子裡的動植物將經歷一個完整的生命週期。動物蟲卵從蟲卵孵化到幼蟲成長髮育,土豆和擬南芥的種子從發芽、幼苗生長到開花,一個完整的生命週期就誕生了。

  光合作用示意圖

  為什麼選擇棉花、土豆、擬南芥等生物?

  由於“罐子”裡資源有限,就要求裡面的動植物不能佔用過多空間。那些能登上月球的動植物就需要滿足特定的條件。首要條件就是“個子小”。其次,由於月球上沒有大氣傳遞熱量,晝夜溫差大,在太空艙內溫度控制在30~60℃,“罐子”內溫度控制為最低-10℃,因此要求動植物能耐高溫、耐凍,而且能抗輻射和抗干擾。

  土豆是大家熟悉的食物,很有可能是以後太空的主食。這次選擇的土豆是特別培育的“小個子”品種。擬南芥開花週期短,從發芽到開花只需1 個月,是很好的實驗用模式植物。而動物蟲卵將在生態圈中完成蟲卵孵化、幼蟲生長髮育的完整生命週期。

  土豆可能是未來太空的主食

  最新傳回的圖片顯示,棉花的嫩芽長勢良好,這是在經歷月球低重力、強輻射、高溫差等嚴峻環境考驗後,在月球上長出的第一株植物嫩芽,實現了人類首次月面的生物生長培育實驗。

  溫度控制有難度!

  此次嫦娥四號所抵達的月球背面距地球38萬千米。月球環境真空,白天溫度能達到100多攝氏度,夜晚零下100多攝氏度,加上微重力、太陽輻射強、高能粒子衝擊等,給實驗帶來不小的困難。

  科普載荷“月面微型生態圈”的難點在於溫度的控制和能源的供給。因為太空艙不會給“罐子”供電,因此需要自己解決能源問題。為了讓“罐子”裡溫度恆定,科學家們給“月面微型生態圈”穿上保溫服並裝了空調。但這個空調不是普通的空調,是應用重慶大學在建築溫控上的優勢研製出的新型空調。利用太陽能電池就能進行溫度控制,保證“月面微型生態圈”以及照相機等一些耗電器材的工作。

  從發射準備到飛行登月,中間大約會有兩個月時間。為了讓動植物不在途中就開始生長,科學家們進行了大量相關試驗,以保證動植物在旅途中沉睡,到達月球后再被喚醒。發射後不能人為遙控操作,只能通過攝像頭和傳感器進行觀測。

  同時,此次實驗的重要作用之一就是科普,因此項目團隊安裝了相機,全程記錄這一過程,並與地球實驗進行對比,將向青少年和廣大科普愛好者和宇宙探索愛好者來進行科普宣傳。

  電影《火星救援》中,與隊友失聯的宇航員馬克,在火星上靠種土豆、吃土豆生存下來,最終等來了救援

  還記得在電影《火星救援》中,宇航員馬克獨自在火星,將居住艙變成火星土豆農場,靠種土豆、吃土豆生存500天。美國大片裡出現的這些場景,中國的科學家們正在將它一步步變為現實!

  本文綜合自:《知識就是力量》雜誌、央視新聞、科技日報

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