月球上第一片绿叶是怎么长出来的

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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，中国拿出嫦娥四号珍贵的3公斤载荷，向全球征集方案。最终，我们重庆大学团队提出的“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，但是嫦娥四号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；这些物種还必须具备抗高温、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！

注：本文作者系重庆大学“月面微型生态圈科普载荷”研究团队成员

（摘自《新一代》2022年第4期）