地球人终于可能要开始殖民另一个星球了——但第一批地球大使将是植物，而不是人类。
美国宇航局预计将在几天内宣布是否在其将于2020年发射的下一辆火星探测车上安装一个一升的“温室”。如果任何团队能在2015年之前成功在月球上着陆机器人，以赢得谷歌月球X大奖，那么一个类似的温室也会随之前往月球。这些实验可以阐明人类殖民月球或火星是否可行。
美国宇航局提出的火星植物实验（MPX）旨在回答两个问题：植物能否在火星引力下发芽和生长？它们能否在受到宇宙射线轰击的情况下茁壮成长？为了找出答案，研究人员将把一个装满二氧化碳的小型透明立方体连接到探测车的肩部，MPX副首席研究员希瑟·史密斯说。里面将有250粒拟南芥植物的种子，这是一种生长迅速的芥菜近亲，之所以选择它，是因为科学家对其进行了详尽的研究。探测车着陆后，种子将被水浸泡；加热器和LED将调节它们的温度。在接下来的10到15天里，通过传感器和摄像机，全世界都可以观察到我们所知的第一个在另一个星球上出生、生活和死亡的生物。
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月球植物实验（LPX）由同一团队设计，并采用类似的方法。每个参加谷歌月球X大奖竞争的团队都同意，如果他们成功在2015年底之前将机器人送上月球，他们将随机器人携带LPX，该奖项将为任何私人企业颁发2000万美元。
这些不是太空中的第一次植物实验：人类自 20 世纪 40 年代以来一直在火箭上放置种子。1973 年，美国宇航局将水稻种子送入天空实验室空间站轨道，以测量光和微重力如何影响它们的生长。1995 年，科学家在俄罗斯的和平号空间站上种植并繁殖了小麦；两年后，他们进行了栽培和收获。国际空间站十多年来一直有一个名为 Lada 验证蔬菜生产装置的小型实验花园。它似乎能让太空船员放松和感到舒适，但这些植物显然承受着压力：一项最近的基因研究发现，在太空中生长的植物的突变是地球上的两倍。
在微重力下生长的植物很难确定它们的根和茎的方向，但尚不清楚在低重力下会如何发展。火星和月球的重力分别约为地球的三分之一和六分之一，MPX 和 LPX 的首席研究员、美国宇航局高级科学家克里斯·麦凯指出，这可能足以提示植物正确定向。“植物不喜欢零重力。人类不喜欢零重力。即使蟑螂也不喜欢零重力，”麦凯说。“但我们不知道低重力是否也是如此。”
火星实验是 58 个竞争探测器上空间的项目之一；美国宇航局官员预计将于周四宣布他们的决定。尽管竞争激烈，但 MPX 的优势在于成本相对较低——676 万美元。如果获得批准，该团队将开始梳理将消毒的种子送往行星际空间的挑战。但这项实验的一些最大挑战也将是最平凡的：“我们仍然必须弄清楚如何防止温室里的摄像头起雾，”史密斯说。
与此同时，回到地球
科学家们已经提出了一系列创新，可以帮助植物在太阳系的其他地方茁壮成长，其中许多创新在我们的地球上证明是有用的。在安大略省圭尔夫大学，受控环境系统研究机构正在开发自动化的食物种植箱：种子放入箱中，几周后就会有成熟的蔬菜出来。由于水、矿物质和电力在太空中将是稀缺的，因此这些盒子必须尽可能经济地使用这些资源。该团队开发了可以确定植物吸收了哪些矿物质的传感器，从而使系统可以专门更换这些矿物质，而不是不加选择地使用肥料。该团队现在正在开发一种基于相同逻辑的照明系统：“我们有一个九波段 LED 系统，您可以在整个光谱范围内调整各个波长，并观察不同的光照配方如何促进生长，”研究员科迪·汤普森说。“这是精准农业。”
这种精确性在地球上有明显的应用：农业综合企业巨头先正达计划使用该技术开发能够抵抗气候变化的植物，团队主管迈克尔·迪克森说；医用大麻行业的研究人员希望它可以帮助他们开发针对特定疾病的菌株。“到目前为止，人们一直在他们的后院或地下室里解决这些问题，而没有附加任何真正的科学依据，”迪克森说。“现在他们想要科学，并且他们有利润空间来承担风险。”
该技术还可以在偏远或极端环境中提供粮食安全。科威特政府已投资原型演示，以探索这些系统是否可以帮助其石油资源丰富但农业贫乏的国家变得更加粮食独立。加拿大政府资助了一项可行性研究，以探索将这些“太空花园”发送到其北极地区的偏远矿业和原住民社区的可行性，在这些地区，支付 10 美元购买一个“已经半软”的青椒是很常见的，汤普森说。太空花园技术将产生更好的蔬菜，并减少对进口的依赖。
这些地球上的用途反过来将帮助科学家更好地了解太空农业如何运作，迪克森说：“在月球或火星表面之后，宇宙中种植植物的下一个最糟糕的地方是西北地区的雪堆。”