探索宇宙奧秘 · 理性思考

要在月球或者火星上種出土豆，再也不用指望有個(gè)叫馬克·達(dá)蒙的宇航員落在那里，用人糞當(dāng)肥料了。這不是科幻電影的橋段，而是一項(xiàng)正在推進(jìn)的真實(shí)科研。

2026年2月25日，美國(guó)化學(xué)會(huì)旗下的期刊《ACS地球與空間化學(xué)》發(fā)表了一項(xiàng)有點(diǎn)“味道”的研究?？茖W(xué)家們證明，用經(jīng)過(guò)處理的“廁所污水”去“風(fēng)化”月球和火星的土壤模擬物，能讓這些不毛之地釋放出植物生長(zhǎng)所需的多種營(yíng)養(yǎng)元素。

簡(jiǎn)單說(shuō)，要想在外星當(dāng)家，先得學(xué)會(huì)循環(huán)利用咱們自己的排泄物。

這個(gè)想法的靈感來(lái)源，確實(shí)和那部著名的火星科幻有關(guān)。電影里，被遺落在火星的植物學(xué)家靠什么在棲息艙里種土豆？就是他用其他宇航員留下的有機(jī)廢物改良了火星土壤。

現(xiàn)實(shí)中的科學(xué)家走得更嚴(yán)謹(jǐn)。美國(guó)貝勒大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)與NASA合作，他們盯上了一個(gè)叫“BLiSS”的系統(tǒng)。

BLiSS的全稱是生物再生生命支持系統(tǒng)。你可以把它理解成一個(gè)高科技的“化糞池+凈水廠”。它通過(guò)一系列生物反應(yīng)器和過(guò)濾器，把污水（研究里用的是人工模擬版本）轉(zhuǎn)化成富含營(yíng)養(yǎng)的液體。

研究人員接下來(lái)做的事，就是把這種“營(yíng)養(yǎng)液”分別倒進(jìn)模擬的月球土壤和火星土壤里，然后放在搖床上晃了24小時(shí)。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，和普通水相比，這種“廢水”與模擬土壤作用后，能釋放出大量的硫、鈣、鎂等關(guān)鍵植物營(yíng)養(yǎng)素。更妙的是，在顯微鏡下，原本尖銳的土壤顆粒被“磨圓”了，表面出現(xiàn)了微小的坑洞，甚至覆蓋上了一層納米級(jí)的顆粒。

這意味著，模擬的排泄物不僅能施肥，還在實(shí)實(shí)在在地改造土壤的物理結(jié)構(gòu)，讓它變得更松軟、更不“扎人”，更像地球上的土。

這個(gè)研究揭示了一個(gè)非常重要的觀念轉(zhuǎn)變：在漫長(zhǎng)的太空旅行中，廢物不再是累贅，而是核心資源。

回顧人類早期的遠(yuǎn)航，比如哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸，船只需要攜帶大量的淡水、食物。但對(duì)于去月球或者火星的旅程來(lái)說(shuō)，這條路走不通。從地球發(fā)射每公斤物資的成本數(shù)以萬(wàn)計(jì)，完全依賴“快遞”根本養(yǎng)不起一個(gè)長(zhǎng)期基地。

因此，未來(lái)的地外定居點(diǎn)必須是一個(gè)閉環(huán)生態(tài)系統(tǒng)。植物產(chǎn)生氧氣和食物，人類消耗這些并產(chǎn)生廢物，而廢物又必須被用來(lái)滋養(yǎng)新的植物。這個(gè)研究正是打通了這個(gè)閉環(huán)中最關(guān)鍵、最讓人“膈應(yīng)”的一環(huán)：如何安全、高效地把人的排泄物還給土地。

過(guò)去，我們可能更關(guān)注如何用物理或化學(xué)方法，從月壤或火星土壤中直接提取資源，比如水冰或者氧氣。但這項(xiàng)研究提醒我們，土壤本身也是活的，需要“養(yǎng)護(hù)”。它需要的不僅僅是礦物質(zhì)，還需要有機(jī)質(zhì)和微生物的參與，才能從一片塵埃，變成真正的土壤。

這項(xiàng)研究的細(xì)節(jié)也很能說(shuō)明問(wèn)題。研究人員特意觀察了模擬土壤顆粒在“廢水”處理前后的微觀變化。

這是一個(gè)非常扎實(shí)的切入點(diǎn)。月壤和火星土壤由于缺乏水和生物活動(dòng)，顆粒通常非常尖銳，帶著棱角。如果直接用來(lái)種東西，不僅根系難以生長(zhǎng)，這些像碎玻璃一樣的顆粒還會(huì)損傷植物組織。

但實(shí)驗(yàn)中觀察到的“納米顆粒覆蓋”和“小坑洞”說(shuō)明了什么？說(shuō)明廢液中的成分在溶解和侵蝕礦物顆粒的表面。這個(gè)過(guò)程看似微小，卻是地球土壤形成的基本原理——風(fēng)化。在地球上，是水、風(fēng)、生物作用了幾億年，才把巖石變成了沃土。

現(xiàn)在，科學(xué)家希望通過(guò)“人工加速”的方式，在幾個(gè)月甚至幾天內(nèi)，模擬出這個(gè)地質(zhì)過(guò)程。雖然目前只是在搖床里晃了24小時(shí)，但它證明了方向可行。未來(lái)的研究，或許會(huì)引入更復(fù)雜的微生物群落，真正構(gòu)建一個(gè)微型的、可自我循環(huán)的土壤生態(tài)系統(tǒng)。

那么，這項(xiàng)研究跟中國(guó)有什么關(guān)系？關(guān)系很大。

首先，中國(guó)是極少數(shù)擁有月球真實(shí)土壤樣品的國(guó)家。嫦娥五號(hào)帶回的1.731公斤月壤，是開展此類研究最珍貴的原材料。雖然這項(xiàng)美國(guó)的研究使用的是模擬土壤，但模擬土和真土的差異，恰恰是下一步研究的關(guān)鍵。任何模擬都無(wú)法完全復(fù)現(xiàn)真實(shí)月壤在太空億萬(wàn)年的輻射、微隕石撞擊等復(fù)雜經(jīng)歷。

中國(guó)科學(xué)家已經(jīng)利用這些珍貴樣品開展了一系列研究。例如，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)就曾發(fā)現(xiàn)，月壤中的某些成分可以作為催化劑，在光照下將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣和甲烷。這為在月球上建立資源利用系統(tǒng)打開了新思路。

在“月壤種菜”這個(gè)賽道上，中國(guó)科學(xué)家也跑得很快。此前，重慶大學(xué)的團(tuán)隊(duì)就曾用模擬月壤，在嫦娥四號(hào)搭載的生物科普載荷中，讓棉花種子發(fā)了芽。這是人類首次在月球上完成的生物生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)。

如果把中國(guó)的這些進(jìn)展與此次美國(guó)的研究結(jié)合起來(lái)看，脈絡(luò)就清晰了：人類正在從“能不能在月球/火星上種東西”，轉(zhuǎn)向“如何高效、可持續(xù)地種東西”。中國(guó)在真月壤研究和地外生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建上的積累，正讓我們?cè)谶@場(chǎng)“星際農(nóng)夫”的競(jìng)賽中，處于一個(gè)非常有利的位置。

種土豆，首先得有土。而造土的原料，很可能就來(lái)自我們自身。這個(gè)想法確實(shí)有點(diǎn)讓人忍俊不禁，但它背后是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)邏輯。它告訴我們，星辰大海的征途，就是從處理好每一滴“廢水”、改良每一?！皦m埃”開始的。