美國科學家成功利用月球表面風化層的泥土種出植物 初步驗證月球農場的可能性

2025-11-27 21:57:21 分類：百科 閱讀(65)

阿拉伯芥種在JSC-1A（左邊）與種在月壤（右邊）的科學發育情況有明顯分別。
（神秘的家成合肥包夜外圍（微信189-4469-7302）一二線城市模特空姐網紅學生上門地球uux.cn報道）據東網：在月面建立基地是人類多年夢想，但前提是功利需要解決駐留人員的糧食需求。周四（12日）出版的用月學術期刊《通訊生物學》刊出一篇論文指，美國佛羅里達大學的球表球農科學家，成功利用月球表面風化層的化層泥土種出植物，初步驗證月球農場的土種可能性。
實驗月壤來自美國太空總署（NASA）在1960至1970年代的出植場太陽神11號、12號和17號3次登月任務，物初其中以太陽神11號的步驗月壤樣本年月較久。作為對比的證月，是美國面風NASA以地球火山灰制作的月壤仿制品“JSC-1A”。
研究團隊把阿拉伯芥（arabidopsis）分別種到12克的科學月壤和JSC-1A，結果發現阿拉伯芥在兩種土壤中都能發芽生長，家成但種在月壤上比種在地球火山灰上的生長更快，而且月壤愈年月久長，植物長勢就愈慢。研究人員推測可能是宇宙射線和太陽風破壞了月壤營養含量，同時月壤含有的微小鐵顆粒也損害植物發育。
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（神秘的地球uux.cn報道）據 科技日報（張夢然）：《通訊·生物學》雜志12日發表一項太空生物學實驗，科學家研究了植物在月球上生長的可行性，表明與在地球火山灰中相比，擬南芥植株在月球土壤樣本中的生長速度較慢，并表現出更多應激跡象。這些月壤是阿波羅任務中收集的樣本。科學家指出，這些發現表明為了讓植物能在月球土壤中有效生長，對植物和月壤的相互作用還需進一步研究。
美國佛羅里達大學研究團隊此次測試了月壤是否能支持植物生命，他們讓擬南芥（一種產于歐洲和非洲的合肥包夜外圍（微信189-4469-7302）一二線城市模特空姐網紅學生上門開花植物）在12個土壤樣本中生長，這些土壤由阿波羅11號、12號和17號月球任務收集。由于每次任務中收集的樣本來自不同土層，阿波羅11號的樣本暴露于月球表面的時間比阿波羅12號和17號樣本更久。研究團隊檢查了這些植物之間、以及與16份地球火山灰樣本中生長的擬南芥相比是否存在生長和基因表達差異（火山灰的顆粒大小和礦物組成與月球土壤類似）。
研究人員發現，種子雖然可以在所有土壤環境中生長，但月球土壤中的植物比在火山灰中長得更慢，需要更長時間展葉，有更多生長停滯根。雖有些月壤植株的形狀和顏色與火山灰中生長的類似，但另一些生長受阻，含有發紅的黑色素——這是植物應激的典型跡象。對3株較小顏色較暗淡植物進行的遺傳分析表明，它們有超過1000個基因（大多與應激有關）的表達水平與火山灰中植株不同。
此外，研究人員發現阿波羅11號采集樣本中生長的植株，長勢弱于阿波羅12號和17號樣本中植株，與火山灰中植株相比表達了更多不同水平的基因。阿波羅11、12和17號收集樣本中的植株分別表達了465、265和113個不同水平的基因。這些基因中71%與鹽分、金屬和含活性氧分子造成的應激有關。
這些發現表明，月壤雖可用于種植，但它支持植物生長的水平不及火山灰，尤其是那些更暴露于月球表面的月壤。研究人員推測，宇宙射線和太陽風破壞了月壤，而且這些月壤中含有微小的鐵顆粒，或誘發植物的應激反應，損害其發育。
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（神秘的地球uux.cn報道）據上游新聞（楊若辰 編譯）：美國有線電視新聞網(CNN)、今日美國等外媒報道，5月12日發表在《通訊生物學》雜志上的一項新研究顯示，佛羅里達大學的研究人員首次在NASA阿波羅登月計劃任務期間收集的月球土壤中種出了植物。
這是植物第一次在月球土壤中發芽生長，為在月球上種植提供氧氣和食物的植物奠定了基礎。
佛羅里達大學負責研究的助理副校長、該研究的合著者之一羅布·費爾表示：“這是一個關鍵發現——植物在月球土壤中生長。這非常令人震驚，因為植物從來沒有去過月球，種子也從未適應過在那里生活。”
醞釀15年的實驗
這是一項醞釀已久的實驗，自研究人員首次提出月球樣本的建議和要求以來，已經過去了15年，該請求終于在18個月前獲得批準。
研究小組要求NASA提供阿波羅17號任務期間收集的4克月球土壤。NASA阿波羅樣品策展人瑞安·齊格勒看到了從不同的阿波羅任務中提供更多樣品的科學價值，最終提供了從阿波羅11號、12號和17號任務中收集的月球土壤，共12克。
研究人員使用了通常用來培育細胞的器皿作為“花盆”，每一格填充1克月球土壤，再添加營養物質和水，然后撒下一些擬南芥的種子，擬南芥是一種原產于歐亞和非洲的小型開花植物。
同時，擬南芥的種子也被種植在模擬月球土壤的合成物質和火山灰中，以便和月球土壤種植的植物做對比。
好消息和壞消息
這項研究的好消息是，所有的種子都發芽并開始生長了。
但壞消息是，在第一周之后，月球土壤的粗糙度和其他特性對這些植物造成了很大的壓力，以至于它們的生長速度比種植在模擬月球土壤中的幼苗要慢。
擬南芥的幼苗在適應月球土壤時表現出掙扎的跡象。與模擬月球土壤中生長的植物相比，播種在月球土壤中的植物生長得更慢、更小，并且表現出更多的壓力跡象，例如色素沉著和壓力相關基因的表達。
雖然在月球土壤中種植的植物都在發芽生長，但在阿波羅11號樣品中生長的植物比在阿波羅12 號和17號樣品中的植物表現更差，這表明月球土壤之間也存在差異。
阿波羅11號樣本暴露在太陽和宇宙輻射的時間最長。研究人員推測，長期高能轟擊的影響可能使月球風化層對生物學特別敏感。月球表面經常受到宇宙輻射和太陽風的轟擊，還有鐵粒子和微小玻璃碎片的影響，所有這些元素都會影響植物的生長。
后續研究
研究人員希望進行后續研究，了解在月球環境中種植植物是如何改變月球土壤的，以及如何啟動月球溫室等問題。
進一步的研究還可以幫助研究人員確定在月球土壤中種植植物的最有效方法。研究人員還想要清楚地了解這些植物的營養價值，以及它們是否受到土壤的影響。
雖然擬南芥是可食用的，但它不好吃，也不被認為是一種糧食作物。但它與西蘭花、羽衣甘藍、蕪菁和花椰菜屬于同一植物科。
美國國家航空航天局航天仿生學首席科學家巴塔查里亞認為植物生長的發現“相當令人興奮”，并表示該研究為科學家提供了許多后續機會。
巴塔查里亞在一封電子郵件中寫道:“我們需要研究如何讓植物在風化層基質中生長得更好。例如，我們是否需要添加其他組件來幫助植物生長，如果需要，它們是什么？是否有其他植物能更好地適應這些風化層基質，如果有的話，哪些特性使它們更能適應這些環境？”
“這就是科學令人興奮的地方，每一個新發現都會帶來更獨特和變革性的結果，然后我們可以利用這些結果來幫助提高我們未來太空探索任務的可持續性！”
科學家表示，理想的情況是，未來的宇航員可以利用月球的可用土壤資源進行室內種植，而不是建立一個水培系統。在月球上種植植物是在月球上長期停留的關鍵，它不僅能為宇航員和其他訪客提供食物，還有助于提供干凈的空氣和水。
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（神秘的地球uux.cn報道）據cnBeta：近期，月球農業領域已經向前邁出了一大步，科學家們報告了有史以來第一次在月球土壤中種植的植物。雖然這個過程產生的東西遠非可食用的食物，但該團隊的成功標志著維持月球基地和執行深空任務的努力中的一個重要里程碑，另外還為外星球土壤的構成和可行性提供了有益的見解。
月球土壤在地球上供不應求，這可能并不令人驚訝，因此開展這類實驗并不是一項簡單的工作。截止到目前，科學家們已經成功地在來自亞利桑那州沙漠的模擬月球土壤中發芽，一些研究小組則已經開發了類似溫室的模塊，它們可以被移植到月球上。2019年，中國的嫦娥四號探測器在月球表面的一個微型生物圈內萌發了有史以來的第一顆種子--盡管不到24小時后它們就死了。
而在這一領域的最新突破來自由佛羅里達大學的Anna-Lisa Paul和Rob Ferl領導的研究。實際上，他們在11年中分別三次申請對月球土壤進行實驗。由于這些土壤分別在阿波羅11號、12號和17號任務期間收集，所以具有重大的歷史意義，而科學家們從NASA借來12克的珍貴材料為自己種植了一個小花園。
實驗中，科學家們使用頂針大小的盆子，在每個盆子里裝上一克月球土壤，然后用營養液將其潤濕并播下擬南芥植物的種子。與此同時，研究小組在模擬月球土壤、模擬火星土壤和來自地球極端環境的土壤中種植了同樣的種子作為對照實驗。盡管事先持懷疑態度，但科學家們驚喜地發現，幾乎所有的月球土壤都產生了發芽的植物。
Paul表示：“我們對此感到驚訝。我們并沒有預測到這一點。這告訴我們，月球土壤并沒有干擾參與植物發芽的激素和信號。”
但這并不是一帆風順的。在月球土壤中生長的植物發育較慢，并且其中許多植物表現出壓力的跡象，另外還顯示了科學家們期望在受鹽、金屬和活性氧影響的植物中看到的各種基因表達。
“在遺傳水平上，這些植物正在掏出通常用來應對壓力源的工具，如鹽和金屬或氧化壓力，因此我們可以推斷，這些植物認為月球土壤環境是有壓力的。最終，我們希望利用基因表達數據來幫助解決我們如何能夠改善應激反應從而使植物--尤其是作物--能在月球土壤中生長而對其健康影響很小，”Paul說道。
一個有趣的收獲是，在更成熟的月球土壤--暴露在更多宇宙風中的土壤--中生長的植物表現出更多的壓力跡象，而不太成熟的土壤則會看到植物有一個更順利的旅程。作為后續研究的一部分，科學家們現在將繼續研究植物的健康和土壤的構成之間的關系及植物對土壤本身可能產生的影響。
相關報道：研究發現月土中植物生長更慢，且基因存在大幅差異
（神秘的地球uux.cn報道）據中國科學報：科學家通過實驗研究了植物在月球上生長的可行性，表明與在地球火山灰中相比，擬南芥植株在月球土壤樣本中的生長速度較慢，并表現出更多應激跡象。這些月壤是阿波羅任務中收集的樣本。作者指出，這些發現表明為了讓植物能在月球土壤中有效生長，對植物和月壤的相互作用還需進一步研究。
相關研究結果5月12日發表于《通訊—生物學》。
美國佛羅里達大學的Robert Ferl和同事測試了月壤是否能支持植物生命，他們讓擬南芥（一種產于歐洲和非洲的開花植物）在十二個土壤樣本中生長，這些土壤由阿波羅11號、12號和17號月球任務收集。
由于每次任務中收集的樣本來自不同土層，阿波羅11號的樣本暴露于月球表面的時間比阿波羅12號和17號樣本更久。研究者檢查了這些植物之間、以及與16份地球火山灰樣本中生長的擬南芥相比是否存在生長和基因表達差異（火山灰的顆粒大小和礦物組成與月球土壤類似）。
研究者發現，種子雖然可以在所有土壤環境中生長，但月球土壤中的植物比在火山灰中長得更慢，需要更長時間展葉，有更多生長停滯根。雖有些月壤植株的形狀和顏色與火山灰中生長的類似，但另一些生長受阻，含有發紅的黑色素——這是植物應激的典型跡象。對三株較小顏色較暗淡植物進行的遺傳分析表明它們有超過1000個基因（大多與應激有關）的表達水平與火山灰中植株不同。
此外，研究者發現阿波羅11號采集樣本中生長的植株，長勢弱于阿波羅12號和17號樣本中植株，與火山灰中植株相比表達了更多不同水平的基因。阿波羅11、12和17號收集樣本中的植株分別表達了465、265和113個不同水平的基因。這些基因中71%與鹽分、金屬和含活性氧分子造成的應激有關。
這些發現表明，月壤雖可用于種植，但它支持植物生長的水平不及火山灰——尤其是那些更暴露于月球表面的月壤。研究者推測，宇宙射線和太陽風破壞了月壤，而且這些月壤中含有微小的鐵顆粒，或誘發植物的應激反應，損害其發育。
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（神秘的地球uux.cn報道）據cnBeta：CNET報道，根據一項新研究，當美國宇航局在未來幾年將 Artemis 宇航員送回月球表面時，他們有望能夠種植自己的蔬菜。這只是一項歷史性實驗的結果之一，在這項實驗中，科學家們利用月球表面材料（稱為“ 月壤”）的樣本，在地球上成功地種植植物。
與芥菜有關的植物擬南芥 (Arabidopsis thaliana) 的種子被放置在半個世紀前在三次不同的阿波羅任務中收集到的微小月壤樣品中。雖然這些種子發芽并生長，但它們并沒有完全茁壯成長。
佛羅里達大學的Stephen Elardo在周三的新聞發布會上說：“月球土壤沒有很多支持植物生長所需的營養物質。”
Elardo是周四發表在《通信生物學》雜志上的一篇介紹該研究的論文的共同作者，其他作者還有 Anna-Lisa Paul和 Robert Ferl。
雖然這些植物的生長方式表明它們受到了壓力，但它們仍然相對迅速地找到了方法，在團隊為它們提供光照、水和營養物質的幫助下。
“兩天后，它們開始發芽了！”同時也是佛羅里達大學園藝科學教授的 Paul在一份聲明中說。“所有東西都發芽了。我無法告訴你我們是多么的驚訝！每種植物--無論是月球樣本還是對照組，都是如此--直到第六天看起來都一樣。”
在第一周結束時，月壤中的植物顯示出生長緩慢，根部和葉子發育不良，還有一些紅點。后來的遺傳分析將證實這些綠色植物處于壓力之下。
月壤的顆粒非常細小，呈粉狀，但這些顆粒也有鋒利的邊緣。呼吸月球塵埃會損害肺部，而且這些東西對植物生命也不是特別好。
Paul補充說：“最終，我們希望利用基因表達數據來幫助解決我們如何能夠改善壓力反應，使植物--特別是作物--能夠在月球土壤中生長，而對其健康影響很小。”
Ferl說，在月球上種植植物是在月球上長期停留的關鍵，它不僅有助于為宇航員和其他訪客提供食物，還有助于提供清潔的空氣和水。
“當我們去某個地方的太空時，我們總是帶著我們的農業，”同樣來自佛羅里達大學的 Fer說。 “顯示植物將在月球土壤中生長，實際上是朝著這個方向邁出的一大步。”