在太空环境中种植植物并不是梦想
模拟图：利用月球陨坑建造“太空农场”，可从月球土被层获得至关重要的营养元素
研究人员设计了一种可在月球上生长花卉的“温室”
阿波罗16号宇航员在月球土被层收集岩石碎片
[page]目前，科学家希望继美国宇航局“阿波罗号”系列飞船实现有人登陆月球之后新一轮的实验测试——月球上培育植物和研究月球土被。月球土被是由灰尘、土壤、分解岩石和其它矿物质构成的疏松结构，位于固体基岩最外层。“阿波罗”时期研究显示月球土被层采集的样本并没有毒性，也没有威胁植物、动物或者人类生存的外星球污染物。但是限制使用珍贵的月球土被层意味着科学家无法更好地研究植物如何在土被层中生长。
美国佛罗里达州立大学遗传学家罗伯特-费尔(Robert Ferl)说：“尽管我们对阿波罗时期的科学革新完全称赞，但是将植物种子种在月球土被层是否能够发育生长的问题仍未解答。”
费尔和佛罗里达州立大学另一位遗传学家安娜-利萨-保尔(Anna-Lisa Paul)希望能够恢复阿波罗时期未完成的月球实验，目前借助过去几十年里研制的新型工具可以更好地研究月球分子生物学和遗传学，分析植物基于月球土被层所出现的基因分子等级反应。
最新研究潜在地显示植物如何提取月球土被层中的一些营养元素，这将实现月球农业梦想——转换植物成为“行星收割机”，并最终有利于人类在外星球表面上生存。保尔解释称，这不仅仅是使用月球和火星土被层生长植物，这些植物将成为‘收割机’，从外星球土壤中提取人类无法获取的宝贵营养元素。目前，这项研究发表在近期出版的《天体生物学杂志》上。
安全第一——月球土壤经检测“无毒”
在首次人类登陆月球的月球勘测任务中，美国宇航局在约翰逊太空中心建造月球恢复实验室(LRL)，十分谨慎地对采集的月球样本进行检测。月球恢复实验室的建造目的是确保没有危险的污染物或者未知外星生命形式由宇宙飞船携带进入并威胁地球生物圈，当时研究人员还使用月球土被样本进行了生物学实验。
随着前期研究显示植物接触月球土壤样本后不会凋谢和死亡，所有的月球污染威胁性便很快消除。阿波罗11号和12号采集的月球土壤样本涂抹在35种植物的叶片和根部，这些植物仍处于健康生长状态。按照类似的方法，动物在接触月球土壤样本后也未出现任何疾病反应。
事实上，一项研究发现发芽幼苗和植物培基似乎受益于月球土壤样本中的营养物质，月球灰尘和土被层包含着某些有益于植物生长的元素，比如：铁、镁和锰，甚至包含地球缺乏的必要营养元素，比如：氮、磷、硫和钾。
这潜在地表明使用植物可从月球上“收割”营养元素和矿物质，并暗示着月球农场除供给宇航员生存之外，还可实现更广泛的生命供给。费尔说：“按照几年前一项令人感兴趣的月球农场模式，植物可生活在月球表面的低压舱中，宇航员或者人类月球移民身穿太空压力服收割这些植物。”
月球土壤种植植物
叶片与月球土壤样本接触后，植物仍能幸存下来，但研究人员称，在最后一次月球土壤实验之后30年，将存在许多的不确定性因素。例如：阿波罗时代土壤实验并未检测月球土壤如何影响细菌或者真菌等正常辅助收获营养元素的微生物。甚至人类宇航员身体上的微生的也可能影响植物根部的根圈土壤。
保尔说：“通过在植物根部寄宿大量有机物，可以分解和传送营养物质。伴随着植物的生长，可实现对月球土被层中营养分子的提取和收割。”研究人员称，最新实验并不需要重返月球，现已对美国宇航局采集的数百克月球土壤样本中提取几克用于培育植物。保尔指出，仅使用1克月球土壤添加在土壤中种植拟南芥、卷心菜和小萝卜。
未来在月球和火星建立“太空农场”至关重要
只要人类在月球建立基地，像这样的植物实验也可在月球表面上进行。这些实验不仅能回答关于基础植物生态学问题，也可获得地球之外种子发育生态学的相关知识。费尔说：“我们的一个目标是利用植物为生命存在提供供给，并发现外星球培育植物的最佳利用方案。其他的问题是地球生命的限制，以及月球表面对于地球生态栖息性的适应性。”
这项研究还将揭开火星土被层种植植物所面临的难题，尽管当前地球上没有火星土壤样本，但一些地球研究已增加某些化学元素模拟火星土被层，并开始种植植物。
保尔说：“抵达火星是非常困难的，这是由于携带宇航员的所有生存物资实现整个火星往返之旅变得很困难。因此，如果实现在火星表面种植可食用、供给生命的植物则是至关重要的!”
更多的地球实验将帮助工程师和科学家更好地设计未来太空轨道农场或者地外农场。意大利工程学顾问克劳迪奥-费纳托(Claudio Finetto)说：“在地球上模拟测试外星球环境非常重要，可用于建造至关重要的太空农场模型。”他和同事计算地球上20%食物再供给的生物恢复性生命供给系统，将供给18人构成的月球基地5年以上的食物。
