施普林格·自然旗下开放获取学术期刊《科学报告》近日同期刊发两篇天体生物学研究成果，分别聚焦生命体在模拟月球与火星土壤环境中的生存可能性。
研究团队通过创新性实验方法，在地外环境生命支持系统研究方面实现突破，为未来深空探测任务中的原位资源利用奠定科学基础。
月球土壤因其特殊的地质构成长期被视为植物生长的禁区。
这种被专业术语称为月球风化层的物质，富含铝、锌等高浓度金属元素,排水性能不佳,且完全缺失地球土壤中维持生态平衡的微生物群落。
此前多项研究虽尝试通过不同手段改善月壤肥力,但培育出的植物普遍表现出生长迟缓、叶片失绿等明显的环境胁迫症状。
美国得克萨斯农工大学研究员杰西卡·阿特金带领的团队采取了全新的土壤改良策略。
他们在模拟月壤样本中种植鹰嘴豆,并实施双重生物处理方案:一方面添加不同浓度的蚯蚓粪肥,这种由赤子爱胜蚓分解有机废弃物产生的天然肥料富含植物所需养分;另一方面在各浓度土壤中接种丛枝菌根真菌。
这种在地球生态系统中广泛存在的共生真菌,能够强化土壤养分循环效率,降低植物对有毒金属的吸收量,并分泌特殊蛋白质促进土壤团聚,从而减轻风蚀水蚀影响。
实验结果令人振奋。
研究团队通过测定鹰嘴豆的结籽数量、种子质量、株高及根系发育状况发现,只有在丛枝菌根真菌与蚯蚓粪肥协同作用下,植株才能完成从开花到结籽的完整生殖周期。
虽然模拟月壤处理组的种子产量低于百分之百商业盆栽土对照组,但当蚯蚓粪肥比例达到百分之二十五至百分之五十时,所产种子的平均重量已与对照组持平。
更重要的是,接受丛枝菌根真菌处理的植株,其干茎与根系总质量显著超过未处理组,表明整体生长状态得到实质性改善。
研究团队据此得出结论,地球上行之有效的土壤生态修复技术在月球环境中同样具备应用前景。
不过他们也审慎指出,所有混入模拟月壤的实验植株相较对照组仍呈现不同程度的应激反应,说明月壤改良工作仍需持续优化。
在火星土壤模拟研究方面,英国诺森比亚大学研究员约蒂·巴萨帕蒂·拉加文德拉及其团队将研究重点放在微生物的环境适应能力上。
他们在无菌条件下,将大气湿度控制在百分之三十四这一与火星表面相当的水平,对五百毫克模拟土壤进行了长达六十天的脱氧核糖核酸含量动态监测。
监测数据显示,土壤中脱氧核糖核酸总量在前三十天内持续攀升,证明原生微生物群落即便在极端干燥环境中仍保持增殖能力,这些微生物可能通过从大气中吸收水分维持生命活动。
然而到第六十天时,检测到的脱氧核糖核酸总量已降至零,表明微生物种群最终未能在长期胁迫条件下存续。
这一发现既揭示了某些地球微生物对极端环境的短期适应潜力,也提示了维持地外微生物生态系统稳定性面临的挑战。
从让作物在“陌生土壤”中结籽，到观察微生物在“近火星湿度”下短暂繁殖，这些进展揭示了地外生存的现实逻辑：希望来自细节与系统，挑战也隐藏在每一个环节的边界条件之中。
以更严谨的实验、更可复制的工程方案推进“就地利用”，不仅关乎深空探索的可持续，也将反哺地球端的资源循环、极端环境农业与生态修复技术创新。