月球上第一片綠葉是怎么長出來的

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到月球上種菜有多難

月球是不適合生命生存的。月球夜晚的溫度在-200℃以下，白天超過120℃，沒有空氣，還有高能粒子和太陽風，這些都是不適合生命生存的因素。

2013年，NASA就宣布計劃于2015年到月球上種菜，但一直沒有國家在月球上種出東西。

2015年，中國拿出嫦娥四號珍貴的3公斤載荷，向全球征集方案。最終，我們重慶大學團隊提出的“月面微型生態圈科普載荷”從257個方案中脫穎而出。我們試圖在月球上構建一個由生產者、消費者和微生物組成的生態系統來進行培植實驗。

嫦娥四號在2013年就已經全部做完了，它的位置、空間全部布置完成。我們只能見縫插針地用僅有的3公斤重量，在200毫米×200毫米×200毫米的小空間做這個實驗。

在月球上做生物實驗，需要把溫度控制在-10℃～40℃，如果低于-10℃或高于40℃，種子都會死掉。萬物生長靠太陽，月球上一個白晝是14×24小時，陽光非常充足。但我們的罐子很小，如果進入太多陽光，溫度就難以控制。經過計算，如果既要控制溫度，又要滿足光合作用條件，需要8毫米直徑的陽光進入量。于是我們留了一點余地，用10毫米直徑的光導管把陽光引進罐子內。

也許有人會說，直接用白熾燈光或人造光就可以了呀。但我們認為，好不容易到月球做實驗，一定要利用月球的原有資源。

水是生命之源，而月球上是沒有任何液態水的。我們要對攜帶的水進行精準控制：不能帶太多，汪洋大海里是長不出東西的；不能帶太少，要滿足植物發芽的需求。經過精確計算，我們必須帶18克水上月球。水也是我們這個實驗的開關，一澆水實驗隨即啟動。

生命要有可以觀測到的現象變化，要幾天甚至幾十天，但我們的時間最多只有9天。為什么是9天呢？因為月球的一個白晝是14天，但是嫦娥四號不可能在月球白晝的第一天就著陸，為什么？因為溫度太低，陽光太少，所以要等月面的溫度比較適合的時候才能著陸。

誰是月球生物實驗的“主角”

物種的選擇也很重要。我們的微型生態圈必須包括植物、動物和微生物。關于植物的選擇，首先考慮的是將來航天員到月球上吃什么、穿什么、用什么，因此選擇的物種必須是生活必需品；這些物種還必須具備抗高溫、抗低溫等能力；此外，不同種子發芽所需的溫度不同，比如棉花在高溫下才發芽。而我們不清楚著陸器什么時候著陸、什么時候做實驗，所以被選擇的種子的發芽溫度要錯開。

對動物的選擇也很講究。我們從上百種動物里挑選了幾種動物，首先是烏龜，因為烏龜有一個殼，所以它在發射的時候可以保護自己，而且烏龜不喜歡運動。此外，烏龜還有一個很好的寓意，即龜兔賽跑：當小玉兔停在月球上時，就讓烏龜爬上去。不過，烏龜在休眠的時候，只用不到20天，就會把容器里的氧氣吸完。而著陸器要經過3個月才能抵達月球，所以烏龜還沒到月球就會死掉，我們無法用它做實驗。

我們選擇了一個生物學的模式動物——果蠅。

最后，我們選定馬鈴薯、油菜、棉花、擬南芥、果蠅和酵母這六個物種搭配在月球上做實驗，形成一個微型生態系統。

我們最終設計的“月球載荷生物實驗”罐子，高198毫米，直徑173毫米，重量2.608公斤。為什么只有2.608公斤呢？因為不能帶電池上月球，而我們又沒有時間去做其他設計，所以剩下的非常珍貴的300多克就沒用上。

月球第一片綠葉誕生

2019年1月3日10點26分，嫦娥四號在月球上著陸。由于嫦娥四號要做很多實驗、檢測，所以到了當天23點18分，我們才被告知可以做實驗，就馬上進行加電、拍照，這兩者是同時觸發的。

大家看到拍下來的第一張照片后松了一口氣，因為沒有出現很多專家擔心的郁郁蔥蔥或枯枝敗葉的情況，我們拍下的照片跟地面的一模一樣。當時外面的溫度已超過100℃，但裝置里面只有30.6℃。所以只要種子不死，水能夠放出來，實驗就有可能成功。

半小時后，我們接到指令，說可以放水了，就把18克水一次性放完。

之后月球上的陽光也進來了。有光、有水、有空氣，溫度也合適，只要種子不壞，我們的實驗就有可能成功。2019年1月4日拍的照片中有個小綠點，但那時我們不敢說種子已經發芽了，因為我們擔心這個綠點可能是一顆掉下來發霉的螺絲釘，或者是一顆腐敗的種子。

2019年1月5日，種子一點點長大，這時我們有一點興奮了。

到1月7日，我們看到種子長出了一片葉子，就確定實驗成功了。2019年1月7日晚上8點左右，國家航天局局長帶了一批人到我們工位上查看，大家確認種子發芽了，就向全球公布了照片。

我們還在地面上做了一個同步實驗，這個實驗在1月7日才看到芽點，所以種子在月球上比在地球上早發芽將近三天。在月球環境下，葉片的形態和生長機理也發生了一些變化。

實驗成功后，2019年1月13日，中央電視臺向全球發布了這個消息，引起了國際轟動。《自然》和《科學》雜志都稱這個實驗是“有史以來第一次”。人類的第一次月球生物實驗由中國人實現了。

這個實驗取得了成功，大家肯定對月球探索的下一步、對人類地外生存的下一步有很多暢想。

比如未來我們可以在月球上建花園，讓航天員呼吸到由光合作用產生的氧氣。我們也可以在月球建食物工廠、建農場，吃我們在月球上種的食物，最終建立我們的月球基地！

注：本文作者系重慶大學“月面微型生態圈科普載荷”研究團隊成員

（摘自《新一代》2022年第4期）