事实上，美国宇航局（NASA）目前正在开展一项名为MOXIE（火星氧气原位资源利用实验）的研究，同时也已经和国际马铃薯研究中心（International Potato Centre，简IPC，Peru）共同研究在太空中种植土豆的可能性。

专家们从数以千计候选者中挑选出这些土豆，并在地球上寻找和火星类似的严酷环境试种，也许未来土豆真的会成为火星殖民基地的主粮。

作为太阳系中除地球外人类探索能够到达的行星，火星是NASA特别关注的。如果在火星上种植土豆成功，那是火星殖民的重要资源。

一、为何要在火星上种植土豆

自从20世纪60年代发往火星的?水手号?空间探测器，到2018年11月人类第8次登陆火星的?洞察号?，美国NASA已经搜集了大量关于火星大气、水文地质、地理环境等详细信息，为新一轮火星载人登陆计划奠定了基础。

2016年10月，美国前总统奥巴马（Barack Obama）宣布，美国政府致力于在2030年将人类送上火星。特朗普（Donald Trump）总统也曾于2017年3月专门签署法案，为NASA火星计划今后若干财年拨付巨款，在10年内专款增加到超过1500亿美元，并提出2033年载人登陆火星的目标。

美国私人企业SpaceX（太空探索技术公司）总裁埃隆?马斯克（Elon Musk）制定了宏伟的火星殖民计划，与NASA合作用其SpaceX研发的系列技术，到2033年将在火星上建立一个殖民基地。

因此，火星上的粮食自给种植问题已被提上日程。

二、火星的自然条件如何

1976年，NASA的两艘飞船在火星上着路，?看到?一片荒凉的没有生命的土地。这颗红色星球似乎是沐浴在致命的紫外线中的冻结的荒漠。

最近几年来自火星探测器更多的详细资料，进一步揭示了一些看起来像洪水冲击平原和干涸湖底的地形，甚至还有古海洋的遗迹。显然，火星曾经也温暖湿润过，与我们的地球没什么不同。在遥远的过去，那里很可能有过茂盛的植物。

火星表面对于我们熟悉的任何以液态水为源泉的动植物生命来说，都是十分可怕的。

火星的平均温度只有零下63摄氏度，两极存在着大量的水冰，冰不可能消融。即使融化了，液体也会很快蒸发，因为火星的大气仅有地球大气的6/1000。大气主要由二氧化碳构成，只有不到0.4%的氧气。土壤含高氯酸盐，可以杀死一切植物。

由于大气稀薄和很弱的磁场，高能太阳风离子和宇宙射线可以直接轰击大气层抵达地面，对地面的宇航员会造成伤害。

因此，人们可以在火星上建造一个小型封闭的殖民基地。这样，大气压过低就不是困扰了，而氧气可以从火星大气中提取，水可以从土壤（含水率为1.5～3%）中获得，净化后就可以用来饮用、种植土豆等。

火星的重力只有地球的2/5，可让建造工作轻松不少。火星上，人们甚至无需调节自己的生活节律，实行8小时工作制，因为火星的自转周期与地球非常接近。

三、?MOXIE?与?生命圈2号?实验

人类殖民火星首先面临的是呼吸，获取氧气是第一要务。目前，NASA与麻省理工学院（MIT）合作开发一项?MOXIE?火星氧气原位资源利用试验。这项技术生产的氧气可以供给人类呼吸，也可补给探测器返回地球之用。

NASA声称，?火星2020?任务中所测试的MOXIE是将来支撑2030年人类探索火星的氧化处理厂的1%规模的模型。MOXIE不仅仅是一个技术演示，还会执行一系列控制参数，探索性能极限。

NASA计划将MOXIE随下一代火星车?火星2020号?探测器于今年夏天发射，并于2021年2月降落火星。MOXIE所采用的电化学方法，分解火星大气中的二氧化碳。MOXIE模拟50个火星日中以22g/hr的速度产生具有99.6%纯度的氧气实验已经获得成功。NASA希望厘清这一方法是否可扩大规模，以支撑未来人们在火星上的生活。

回到土豆种植问题上。国际马铃薯研究中心（IPC）的专家认为，在火星种植土豆或许是最佳的选择。作为淀粉类食物，土豆含有大量的碳水化合物，同时也不缺乏蔬菜中的营养成分。土豆种起来也比较容易，直接用土豆块埋在土中就可以繁殖出新的土豆。

但是，任何作物都无法在火星的露天环境中生长，必须建造一个适宜种植的温室，把土豆（其他作物也一样）种在含有水分的被改良的土壤中。

要想在火星上殖民生存，人类需要建立封闭的殖民基地。上世纪末，一个名叫?Synergist（协作者）?的组织在美国亚利桑那州建造了一个大型的封闭基地，用于测试在外太空殖民和耕种的可靠性。

在实业家艾德?巴斯的支持下，协作者组织建起了著名的?生命圈2号?（Biosphere 2）。这是个全封闭的生态实验基地。生命圈2号，包含了沙漠、雨林等多种陆地生态类型，种植了包括淀粉类植物的多种作物。生命圈完全与外界隔绝，氧气、水循环、食物生产都完全由圈内设施完成。1991年，8名志愿者开始了为期两年的实验。

随后的实验中，预料之外的问题却时有发生。例如，由于室内温度和湿度过高，雨林类植物疯长，很快击败了其他的植物。第一年，试验者没能种出足够的粮食，导致他们的体重明显下降，好在第二年他们多产出了一吨粮食，才恢复正常体重。

还有，遇到的最严重的挑战是氧气的缺失。在生命圈2号中，虽然种植了大量的植物，但氧气含量并不如想象中稳定，而是逐渐减少，原因是二氧化碳的复杂循环过程。植物的光合作用将二氧化碳转化为碳水化合物，并释放氧气。

另外，二氧化碳还可以与岩石、建筑物混凝土发生碳化反应，二氧化碳与其中的钙结合成碳酸钙而被固定在岩石中，消耗掉了一部分的二氧化碳，但此过程中没有释放氧气，碳循环平衡被打破了。

1995年第一期实验结束时，经测评认为，生命圈2号实验未达到原先设计的预定目标。第二期实验在开始后不久被迫终止。

四、未来的期待

从今天看来，生命圈2号并非完全失败。它确实教给我们很多的知识。比如，殖民火星，对火星基地的地球化改造十分关键。首先，生态系统是非常复杂而多变的，即使精心设计出的平衡也很容易在大环境（如温度）的变化下迅速被打破。其次，生命圈2号的氧气缺失说明了地层物质和大气复杂的相互作用，这是人们之前所忽视的。

专家认为，未来火星上的殖民环境不应该依赖初始的精细调节，而应有足够的能力维持动态平衡，不受突发事件影响。在火星上种植土豆成功的可能性很大，但应考虑种植物种的多样性，使得殖民基地内的生态循环系统能够达到一个动态平衡。

如果SpaceX最终真的要在火星上建立殖民基地，其大规模生命维持系统中种植物种多样性的平衡实验，应放在和飞船设计同等重要的地位上。

在火星上也可以种植植物。

荷兰研究人员仿效《火星救援》里马特·达蒙扮演的被困宇航员，在美国航天局提供的模拟火星土壤里种出土豆、豌豆、黑麦、芝麻菜、小萝卜和水芹等十几种植物，收成高得惊人，可以和盆栽土培植出来的蔬菜相比。这就说明火星的土壤条件供植物生长是完全可行的。

这项研究的负责人，瓦赫宁大学的维格·瓦姆林克说：“这让我们感到非常惊讶。实验显示，如果配制适当，水浇得合适，模拟的火星土壤具有很大的潜力。”

据悉，这是该研究小组第二次模拟外星球土壤种植农作物，第一次实验是使用小罐种植，同时由于土壤水分比例不当，从而使第一次实验中月球模拟土壤种植的多数植物死亡，但在第二次实验中它们幸存下来。

研究人员在火星模拟土壤和地球盆栽土壤中种植了相同的农作物，之后添加了割草和肥料，但是他们并未食用火星模拟土壤种植出来的农作物。瓦梅林克说：“火星模拟土壤中包含着铁、铅等重金属，以及砷、汞等元素。如果农作物吸收了这些元素，结出的果实也将具有毒性。”

人的尿液新用途，火星上植物的理想肥料

据外媒报道称，科学家最新的研究显示，尿液实际上可以作为一种很好的肥料，其未来将会以肥料形式运往火星殖民地，用来种植农作物。

2016年，荷兰瓦格宁根大学的科学家如何试图在模拟月球和火星土壤种农作物。当时，人们发现虽然这些植物在土壤中生长不好，但在添加了由鲜切草制成的肥料后，它们的生长效果更好。

不过不幸的是，红色星球并不以其茂密的草坪而闻名-在火星的温室中种草会占用大量的水和空间。考虑到这一点，研究人员最近将目光投向了从废水处理设施中获得的磷酸氨镁，这是一种磷酸盐矿物质，他们从中发现了人类尿液。

科学家们指出，所有磷酸氨镁肥育的植物都表现出最强的生长，而且幅度很大，尤其是在模拟月球土壤和盆栽土壤中生长的植物。而火星模拟土壤中的植物的生长相对滞后，比其他两个版本晚了一星期左右。

以上内容参考?科普中国-科学家在模拟火星土壤里种出蔬菜 有毒不能吃

以上内容参考?凤凰网-脑洞大开：人的尿液新用途 火星上植物的理想肥料