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月球上第一片绿叶是怎么长出来的

时间:2023/8/3 18:01:49  作者: 小诗  热度: 59
  我是来自重庆大学的谢更新,想向大家分享“月球上第一片绿叶”的故事。

  到月球上种菜有多难

  月球是不适合生命生存的。月球夜晚的温度在-200℃以下,白天超过120℃,没有空气,还有高能粒子和太阳风,这些都是不适合生命生存的因素。

  2013年,NASA就宣布计划于2015年到月球上种菜,但一直没有国家在月球上种出东西。

  2015年,国家拿出嫦娥四号珍贵的3公斤载荷,向全球征集方案。最终,我们团队提出的“月面微型生态圈科普载荷”从257个方案中脱颖而出。我们试图在月球上构建一个由生产者、消费者和微生物组成的生态系统来进行培植实验。

  嫦娥四号在2013年就已经全部做完了,它的位置、空间全部布置完成。我们只能见缝插针地用仅有的3公斤重量,在200毫米×200毫米×200毫米的小空间做这个实 验。

  在月球上做生物实验,需要把温度控制在-10℃~40℃,如果低于-10℃或高于40℃,种子都会死掉。万物生长靠太阳,月球上一个白昼是14×24小时,阳光非常充足。但我们的罐子很小,如果进入太多阳光,温度就难以控制。经过计算,如果既要控制温度,又要满足光合作用条件,需要8毫米直径的阳光进入量。于是我们留了一点余地,用10毫米直径的光导管把阳光引进罐子内。

  也许有人会说,直接用白炽灯光或人造光就可以了呀。但我们认为,好不容易到月球做实验,一定要利用月球的原有资源。

  水是生命之源,而月球上是没有任何液态水的。我们要对携带的水进行精准控制:不能带太多,汪洋大海里是长不出东西的;不能带太少,要满足植物发芽的需求。经过精确计算,我们必须带18克水上月球。水也是我们这个实验的开关,一浇水实验随即启动。

  生命要有可以观测到的现象变化,要几天甚至几十天,但我们的时间最多只有9天。为什么是9天呢?因为月球的一个白昼是14天,但是嫦娥四號不可能在月球白昼的第一天就着陆,为什么?因为温度太低,阳光太少,所以要等月面的温度比较适合的时候才能着陆。

  谁是月球生物实验的“主角”

  物种的选择也很重要。我们的微型生态圈必须包括植物、动物和微生物。关于植物的选择,首先考虑的是将来航天员到月球上吃什么、穿什么、用什么,因此选择的物种必须是生活必需品;这些物种还必须具备抗高温、抗低温等能力;此外,不同种子发芽所需的温度不同,比如棉花在高温下才发芽。而我们不清楚着陆器什么时候着陆、什么时候做实验,所以被选择的种子的发芽温度要错开。

  对动物的选择也很讲究。我们从上百种动物里挑选了几种动物,首先是乌龟,因为乌龟有一个壳,所以它在发射的时候可以保护自己,而且乌龟不喜欢运动。此外,乌龟还有一个很好的寓意,即龟兔赛跑:当小玉兔停在月球上时,就让乌龟爬上去。不过,乌龟在休眠的时候,只用不到20天,就会把容器里的氧气吸完。而着陆器要经过3个月才能抵达月球,所以乌龟还没到月球就会死掉,我们无法用它做实验。

  我们选择了一个生物学的模式动物——果蝇。

  最后,我们选定马铃薯、油菜、棉花、拟南芥、果蝇和酵母这六个物种搭配在月球上做实验,形成一个微型生态系统。

  我们最终设计的“月球载荷生物实验”罐子,高198毫米,直径173毫米,重量2.608公斤。为什么只有2.608公斤呢?因为不能带电池上月球,而我们又没有时间去做其他设计,所以剩下的非常珍贵的300多克就没用上。

  月球第一片绿叶诞生

  2019年1月3日10点26分,嫦娥四号在月球上着陆。由于嫦娥四号要做很多实验、检测,所以到了当天23点18分,我们才被告知可以做实验,就马上进行加电、拍照,这两者是同时触发的。

  大家看到拍下来的第一张照片后松了一口气,因为没有出现很多专家担心的郁郁葱葱或枯枝败叶的情况,我们拍下的照片跟地面的一模一样。当时外面的温度已超过100℃,但装置里面只有30.6℃。所以只要种子不死,水能够放出来,实验就有可能成功。

  半小时后,我们接到指令,说可以放水了,就把18克水一次性放完。

  之后月球上的阳光也进来了。有光、有水、有空气,温度也合适,只要种子不坏,我们的实验就有可能成功。2019年1月4日拍的照片中有个小绿点,但那时我们不敢说种子已经发芽了,因为我们担心这个绿点可能是一颗掉下来发霉的螺丝钉,或者是一颗腐败的种子。

  2019年1月5日,种子一点点长大,这时我们有一点兴奋了。

  到1月7日,我们看到种子长出了一片叶子,就确定实验成功了。2019年1月7日晚上8点左右,国家航天局局长带了一批人到我们工位上查看,大家确认种子发芽了,就向全球公布了照片。

  我们还在地面上做了一个同步实验,这个实验在1月7日才看到芽点,所以种子在月球上比在地球上早发芽将近三天。在月球环境下,叶片的形态和生长机理也发生了一些变化。

  实验成功后,2019年1月13日,中央电视台向全球发布了这个消息,引起了国际轰动。《自然》和《科学》杂志都称这个实验是“有史以来第一次”。人类的第一次月球生物实验由中国人实现了。

  这个实验取得了成功,大家肯定对月球探索的下一步、对人类地外生存的下一步有很多畅想。

  比如未来我们可以在月球上建花园,让航天员呼吸到由光合作用产生的氧气。我们也可以在月球建食物工厂、建农场,吃我们在月球上种的食物,最终建立我们的月球基地。

  随着科学技术的发展,人类正在不停地拓展地外生存空间。在本世纪,是否有可能产生月球宝宝呢?我们可以一起努力,一起畅想!
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