地球人終於可能要開始殖民另一個星球了——但第一批地球大使將是植物，而不是人類。
美國宇航局預計將在幾天內宣佈是否在其將於2020年發射的下一輛火星探測車上安裝一個一升的“溫室”。如果任何團隊能在2015年之前成功在月球上著陸機器人，以贏得谷歌月球X大獎，那麼一個類似的溫室也會隨之前往月球。這些實驗可以闡明人類殖民月球或火星是否可行。
美國宇航局提出的火星植物實驗（MPX）旨在回答兩個問題：植物能否在火星引力下發芽和生長？它們能否在受到宇宙射線轟擊的情況下茁壯成長？為了找出答案，研究人員將把一個裝滿二氧化碳的小型透明立方體連線到探測車的肩部，MPX副首席研究員希瑟·史密斯說。裡面將有250粒擬南芥植物的種子，這是一種生長迅速的芥菜近親，之所以選擇它，是因為科學家對其進行了詳盡的研究。探測車著陸後，種子將被水浸泡；加熱器和LED將調節它們的溫度。在接下來的10到15天裡，透過感測器和攝像機，全世界都可以觀察到我們所知的第一個在另一個星球上出生、生活和死亡的生物。
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月球植物實驗（LPX）由同一團隊設計，並採用類似的方法。每個參加谷歌月球X大獎競爭的團隊都同意，如果他們成功在2015年底之前將機器人送上月球，他們將隨機器人攜帶LPX，該獎項將為任何私人企業頒發2000萬美元。
這些不是太空中的第一次植物實驗：人類自 20 世紀 40 年代以來一直在火箭上放置種子。1973 年，美國宇航局將水稻種子送入天空實驗室空間站軌道，以測量光和微重力如何影響它們的生長。1995 年，科學家在俄羅斯的和平號空間站上種植並繁殖了小麥；兩年後，他們進行了栽培和收穫。國際空間站十多年來一直有一個名為 Lada 驗證蔬菜生產裝置的小型實驗花園。它似乎能讓太空船員放鬆和感到舒適，但這些植物顯然承受著壓力：一項最近的基因研究發現，在太空中生長的植物的突變是地球上的兩倍。
在微重力下生長的植物很難確定它們的根和莖的方向，但尚不清楚在低重力下會如何發展。火星和月球的重力分別約為地球的三分之一和六分之一，MPX 和 LPX 的首席研究員、美國宇航局高階科學家克里斯·麥凱指出，這可能足以提示植物正確定向。“植物不喜歡零重力。人類不喜歡零重力。即使蟑螂也不喜歡零重力，”麥凱說。“但我們不知道低重力是否也是如此。”
火星實驗是 58 個競爭探測器上空間的專案之一；美國宇航局官員預計將於週四宣佈他們的決定。儘管競爭激烈，但 MPX 的優勢在於成本相對較低——676 萬美元。如果獲得批准，該團隊將開始梳理將消毒的種子送往行星際空間的挑戰。但這項實驗的一些最大挑戰也將是最平凡的：“我們仍然必須弄清楚如何防止溫室裡的攝像頭起霧，”史密斯說。
與此同時，回到地球
科學家們已經提出了一系列創新，可以幫助植物在太陽系的其他地方茁壯成長，其中許多創新在我們的地球上證明是有用的。在安大略省圭爾夫大學，受控環境系統研究機構正在開發自動化的食物種植箱：種子放入箱中，幾周後就會有成熟的蔬菜出來。由於水、礦物質和電力在太空中將是稀缺的，因此這些盒子必須儘可能經濟地使用這些資源。該團隊開發了可以確定植物吸收了哪些礦物質的感測器，從而使系統可以專門更換這些礦物質，而不是不加選擇地使用肥料。該團隊現在正在開發一種基於相同邏輯的照明系統：“我們有一個九波段 LED 系統，您可以在整個光譜範圍內調整各個波長，並觀察不同的光照配方如何促進生長，”研究員科迪·湯普森說。“這是精準農業。”
這種精確性在地球上有明顯的應用：農業綜合企業巨頭先正達計劃使用該技術開發能夠抵抗氣候變化的植物，團隊主管邁克爾·迪克森說；醫用大麻行業的研究人員希望它可以幫助他們開發針對特定疾病的菌株。“到目前為止，人們一直在他們的後院或地下室裡解決這些問題，而沒有附加任何真正的科學依據，”迪克森說。“現在他們想要科學，並且他們有利潤空間來承擔風險。”
該技術還可以在偏遠或極端環境中提供糧食安全。科威特政府已投資原型演示，以探索這些系統是否可以幫助其石油資源豐富但農業貧乏的國家變得更加糧食獨立。加拿大政府資助了一項可行性研究，以探索將這些“太空花園”傳送到其北極地區的偏遠礦業和原住民社群的可行性，在這些地區，支付 10 美元購買一個“已經半軟”的青椒是很常見的，湯普森說。太空花園技術將產生更好的蔬菜，並減少對進口的依賴。
這些地球上的用途反過來將幫助科學家更好地瞭解太空農業如何運作，迪克森說：“在月球或火星表面之後，宇宙中種植植物的下一個最糟糕的地方是西北地區的雪堆。”