一克微生物可培育出27克食物，科学家在一个系统中将类火星尘埃和二氧化碳转化为肥料、燃料和可食用植物。

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想象一下登陆火星后，你能种植自己的午餐——不是用来自地球的补给，而是利用火星上已有的尘埃、空气和微生物。这个想法长久以来听起来像科幻小说，主要是因为火星缺少一个关键要素：肥沃的土壤。其多尘的表面含有矿物质，但缺乏植物生长所需的有机养分。

现在，德国的研究人员找到了一个巧妙的解决方案，将类似火星的尘埃和顽强的微生物转化为一个有效的肥料系统，用以培育可食用植物。这是朝着实现火星任务自给自足迈出的一小步，但却是强有力的一步。

研究人员在论文中指出，他们的"研究推动了原位肥料生产技术的发展，以实现火星上的可持续作物种植"。

从太空尘埃到活性生物质

该系统的核心是蓝藻，通常被称为蓝绿藻。这些微生物足够顽强，能在极端环境中生存。更重要的是，它们可以利用火星大气中丰富的二氧化碳来生长，同时产生氧气，并从富含矿物质的尘埃中提取养分。

为了演示这个想法的可行性，研究人员使用一种名为MGS-1的风化层模拟物来重现火星条件，该物质模仿了火星土壤的构成。他们利用这种人工尘埃和二氧化碳来培养蓝藻，让微生物仅使用火星上实际可能存在的资源来积累生物质。

一旦培育出足够多的蓝藻，下一个挑战就是将其转化为植物可以利用的物质。研究团队通过厌氧发酵实现了这一目标——在这个过程中，微生物在没有氧气的条件下分解有机物，并在系统中释放养分。

他们仔细优化了这一步。预先加热生物质有助于其更快分解，并将系统维持在约35摄氏度，取得了最佳效果。研究人员还计算了蓝藻生物量与铵盐产出之间的恰当平衡，确保最终产物含有足量的这种关键养分供植物生长。

由此产生的肥料随后在浮萍上进行了测试。浮萍是一种生长迅速的水生植物，富含蛋白质，在世界某些地区已被作为食物。结果令人印象深刻：仅需一克干燥的蓝藻，就能产生足够的养分，培育出27克新鲜的可食用植物物质。

研究作者补充道："尽管面临挑战，但发酵产物使浮萍获得了高达每克蓝藻干重27克湿重的生物量产量，展示了其作为水培肥料的潜力。"

此外，作为额外收获，发酵过程还产生了甲烷——一种富含能量的气体，可以被捕获并用作燃料，为该系统增添了另一层实用性。

地外生存的蓝图

这项研究指向了一个未来，宇航员对地球的依赖可能大大减少。通过结合微生物、当地尘埃和简单的生物过程，或许有可能在火星上建立起能够生产食物、氧气甚至能源的闭环系统。

首席研究员、不来梅大学的博士生蒂亚戈·拉马略表示："你可以想象在火星上有一个完全依靠本地资源运行的菜园——无需从地球带来土壤、肥料或水。这种自给自足对于使未来的火星定居点尽可能可持续至关重要。"

然而，这项工作尚未完成。这些实验是在受控的地球条件下进行的，并非在火星严酷的现实中——那里的辐射、低重力和极端温度都可能影响该系统。

接下来，研究人员的目标是将该系统与其他生命维持技术进行测试和整合，朝着完全自给自足的栖息地更进一步。如果成功，同样的方法也可用于地球上的可持续农业——尤其是在土壤质量较差的地区。

该研究已发表于《化学工程期刊》。

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