在火星上植樹造林靠譜嗎

劉霞

“讓我們去火星上植樹造林吧！”日前，《日本經濟新聞》報道稱，日本京都大學教授土井隆雄等人正以此為目標開展實驗。他們希望在火星上種植樹木，將其用作建筑物和人造衛星的原材料。如果研究取得進展，未來人類就有可能在火星上生活，那里的森林也將成為重要資源。

這聽上去似乎是一個極其美妙的想法，但國際宇航聯合會空間運輸委員會副主席楊宇光對筆者表示：“日本科學家的實驗具有一定的探索意義，不過以目前人類的技術水平和火星上的條件而言，想要讓樹木在火星上茁壯成長幾乎不可能。此外，即便未來樹木能在火星成長，用其建造房屋或制造衛星還不如就地利用火星上的土壤、巖石或者鐵元素等便利。”

極低氣壓下種樹困難重重

據報道，土井隆雄等人目前正對楊樹開展實驗，因為這種樹木通過插條就能培育出擁有相同遺傳特性的新枝葉。他表示，火星大氣層95%由二氧化碳構成，這是植物進行光合作用必需的原料。但火星表面的氣壓約為地球的百分之一，他希望楊樹能在低壓環境下成長。

不過，目前該團隊的實驗設備只能將氣壓降低至0.1個大氣壓。他們此前曾在0.3個大氣壓環境下培養植物，與在正常大氣壓下生長的植物相比，兩種植物并不存在明顯差異。但研究顯示，大概從氣壓降低至0.2個大氣壓開始，植物的葉片形狀就會發生變化。因為低氣壓情況下，水的沸點降低，導致水分更容易蒸發，葉片就會變得小而厚。雖然目前尚無充足數據，但低氣壓環境下，植物的光合作用以及根系生長都會受到影響，導致其生長變得更緩慢。

盡管目前科學家已經開展了多項模擬月球和火星的低壓環境種植可食用蔬菜的研究，然而模擬相關環境種植樹木的研究卻鳳毛麟角。這或許是因為蔬菜一年即可成熟，但樹木成材卻需要好多年。

在目前的研究中，土井隆雄等人除調整氣壓以比較楊樹的生長情況外，還在研究哪些楊樹基因會在低壓環境中表達。

與土井隆雄共同開展研究的日本京都府立大學研究生院特聘教授池田武文表示，考慮到葉片變化，松樹可能更適合在火星表面種植，因為其不需要太多水分也能生長。

對此，楊宇光表示，包括樹木在內的植物生長過程比較復雜，與周圍環境有著緊密的生物和物理方面的聯系。氣壓從0.1個大氣壓降低到0.01個大氣壓，水的沸點等指標，都將發生根本性變化，樹木生長難度極大。“除要解決低氣壓問題外，樹木生長還需要氧氣，但火星上沒有氧氣。樹木生長也離不開氮，但火星大氣中的氮被鎖定成氮氣，即兩個氮原子緊密結合，很難與其他分子發生反應。若要參與生命所需的化學反應，氮原子需要單獨被‘固定住。地球上的某些微生物能固定大氣中的氮，但目前沒有在火星上發現任何生物。如果從地球上運輸氮肥，成本不菲。”楊宇光說。

“此外，還存在輻射問題。火星沒有全球性的磁場，這意味著它沒有一個有效屏障，可以保護可能生存的生命免受致命輻射的侵蝕。”楊宇光進一步說。

若成功可用作建筑和衛星原材料

土井隆雄等人為什么要大費周章，在火星上種樹？

他們表示，如果樹木能在火星上生長，未來科學家們就有可能用這些樹木建造房屋、科研基地等。

將建筑材料從地球運送至月球和火星的成本極高。目前，將1千克物質運送到月球的成本為1億日元（約合人民幣470萬元），運到火星成本更高。但如果能夠就地取材，將大大降低太空開發成本。

對此，楊宇光表示：“樹木當然是一種很好的資源和建筑材料，但利用火星上的土壤、巖石建造房屋成本更低，而且這樣建造的房屋和基地也能更好地抵御輻射。”

土井隆雄等人還希望利用火星種植的樹木就地制造人造衛星。他們計劃今年夏季將全球首顆木制人造衛星LignoSat送入太空。這顆衛星長、寬、高均為10厘米，是一顆用木蘭科植物厚樸制成的超小型衛星。研究團隊將通過實驗驗證其在太空的實用性。

土井隆雄解釋稱，采用木材制造衛星是為了減少衛星墜入大氣層燃燒殆盡時產生的金屬顆粒，從而減輕環境危害。因為木制衛星完成任務后重新進入大氣層燃燒時，只會產生細小的可生物降解的灰燼。此外，太空中沒有氧氣，木制衛星在太空環境中著火的風險為零。而且，如果許多這樣的超小型衛星在火星也能像在地球一樣連成網絡，進行資源勘探和通信，將對人類建立火星基地具有重要意義。

對此，楊宇光認為：“火星富含鐵元素，也以其明亮的鐵銹色而聞名。利用火星已有的鐵元素、熔融巖石和礦石來制造衛星，或許比在火星上植樹造林并以木材為原料制造衛星更具性價比。”

“科學家們目前已經朝火星派出幾十個探測器，但迄今沒有發現任何生命，連最基礎的單核生物也沒發現，由此可知火星環境之惡劣。因此，我對科學家在火星上植樹造林這一愿景持悲觀態度。但日本科學家的這種探索態度值得肯定，木制衛星這一想法也極具創新性。”楊宇光說。