作者：中国科普博览文字取材于科普中国作品《太空种植：宇宙里种水稻可以有！》《《火星救援》：火星生存一千天》
近日，我国最新公布的深空探测任务有一项较为有趣，即2018年我国将发射嫦娥四号月球探测器抵达人类探测器未曾触及的月球背面，由重庆大学牵头的科普载荷“月面微型生态圈”也将作为“乘客”首次被送入月球表面。
“月面微型生态圈”总设计师谢更新教授介绍，2018年年底科普载荷将“搭乘”嫦娥四号登上月球，实现人类首次在月球表面开展生物学实验，并向全球广大民众首次展示月球表面生物生长、光合作用等生物学原理。
谢更新表示，此次科普载荷“月面微型生态圈”的研究，将会搭载马铃薯种子、拟南芥种子以及昆虫卵到达月球表面进行栽培和孵化，而这也是为以后人类进入月球乃至地外星球生存提供保障。
之前，人类在太空种植了蔬菜、花朵，现在竟然要养昆虫了！感觉我们离太空移民的梦想又近了一步！今天，我们将一起来看看，在太空种植方面人类都有哪些已完成的试验和未实现的设想呢？
天宫二号空间实验室成功培育水稻和拟南芥
太空种植，又名空间植物栽培技术，其试验研究迄今已历经了40多年，重点研究微重力对植物生长发育的影响。
1975年开始，前苏联就开始了太空农业的探索之路，他们尝试在飞船中栽培小麦、洋葱、燕麦、豌豆、甘蓝、萝卜和生菜等。
此后，人类还进行了种植小麦、生菜、甜豆、红色长叶莴苣等植物的尝试。在2015年还在轨道实验室成功完成了种植百日菊的试验。
而我国这一人口大国，也长期致力于探索太空种植。离我们最近的一次研究成果在去年取得。
2016年9月15日，我国自主研发的第二个空间实验室——天宫二号空间实验室发射成功，天宫二号选择了水稻和拟南芥作为研究对象开展了植物试验。一种是典型的粮食作物，一种是模式植物。
2016年11月18日，神舟十一号载人飞船返回舱平安返回，并带回了天宫二号舱内高等植物培养实验的返回单元。此次高等植物培养箱返回单元内的拟南芥种子，经历了48天的空间培育生长，已抽薹开花和结荚，标志着完成了从种子到种子的发育全过程。这也是我国首次成功进行植物“从种子到种子”的全生命周期培养。
拟南芥（上图）和水稻（下图）在高等植物培养箱中生长的实时可见光图像
水稻是世界上最重要的粮食作物之一，全球有半数以上的人口是以稻米作为主食的，在太空种植水稻是具有重大科研价值的。
而另一种植物拟南芥好像没有水稻这么广为人知，但其实拟南芥在遗传等领域的功劳是不可小觑的，拟南芥是一种典型的自交繁殖植物，易于保持遗传稳定性，方便进行人工杂交，是目前已知植物基因组中最小的植物，利于遗传研究。这也是它能和水稻一起从众多植物中晋级获得太空种植机会的原因吧。
拟南芥，又名鼠耳芥、阿拉伯芥，与油菜一样为十字花科植物，一年生草本，植物较小，生长周期短，结实多，这些特点都使得拟南芥的突变表型易于观察，为突变体的筛选提供了便利。
影片中的火星农场
人类的科学发现和创造总是从大胆的设想开始。所以，我们既要赞叹在太空种植探索历程中已完成的试验，也要仰望那些最初看似天马行空的设想。我们在关于火星的种种遐想和期待中，也可以看见太空种植的身影。
《火星救援》中，航天员马克是一位植物学家，他被选中作为航天员登陆火星的原因是为了研究火星引力对植物生长的影响，并筛选可以在火星上存活的植物。
要想种植作物，首先需要培养土壤。火星土壤与地球土壤的物质组成基本相同，但是地球土壤里有微生物群落，某些特定的养分只能通过微生物来提供，而火星土壤中没有微生物。因此，马克带着少量的地球土壤和一把种子登陆火星，希望试验不同比例的火星土壤与地球土壤混合来种植作物。
但是，马克只带了一小盆地球土壤，以及地球上最顽强且最容易种植的作物种子——几种野草和羊齿草，只是为了把它们作为测试作物。
火星上没有有机物和微生物。影片中，马克把所有能找到的有机物收进厨余桶都储存起来。按照之前的任务设计，航天员的粪便经脱水、灭菌后装进密封袋里，再遗弃到火星表面。
仅有粪便作为肥料是不够的。地球土壤中有几十种不同的微生物，而火星土壤中没有。马克在粪便中加入火星土壤铺开，再加入一点地球土壤，让地球土壤中的微生物感染火星土壤，这些微生物至关重要，是作物生长的关键。一周之后，火星土壤就会被改造成充满微生物的地球土壤，支撑作物生长。每周被改造的土壤规模都会增加一倍。
没有任何微生物的火星土壤
马克从食品中寻找任何可以种植的作物，如豌豆、菜豆、土豆。要获取热量，最佳选择是种土豆。土豆可以大量繁殖，而且土豆也能提供相当不错的热量（每千克含有770卡路里的热量）。
在国际空间站上，航天员通过定时的货物补给获得丰富的食品和生活设施。就在今年，国际空间站已经成功栽培出新鲜的蔬菜。在空间站上，蔬菜属于极具开发潜力的新鲜食材，只要用有色光线控制，蔬菜就会乖乖生长，按时供航天员食用。其中生菜是最容易种植的蔬菜品种。
马克和他的火星农场，他正在测量土豆的长势。马克身边的是自制的用火箭燃料N2H2生产水的装置
但在6500万千米外的火星，马克必须实现自给自足。因为即使地面马上发射飞船，最快也要9个月后才能把食品送到火星上。因此，需要筛选适应火星环境的作物种类，在火星上种植作物，不仅可以确保未来登陆火星的航天员能够满足营养需求，还可以大大减轻需要从地球上运送的物资重量，显著降低载人登陆火星的技术风险和经费成本。
不管是已完成的天宫二号高等植物种植试验，将进行的月球表面植物种植和昆虫孵化，还是设想中的火星农场，它们都代表了人类对空间探索甚至是太空生存的努力，期待明年看到幼小的昆虫在月球上成长，期待未来有一天，人类不止有地球这一个家。
