月球上种子发芽是因为什么呢「在月球上发芽的为什么是棉花种子」

—— 专访重庆大学生物科普试验载荷总设计师谢更新

谢更新

科普载荷外部。 (本栏图片均由重庆大学供图)

● 科普载荷采用铝合金材料整体成型的方式制作，包括光导管、水仓室、相机、散热片和控制系统等，可以为生物生长提供光、热、水和土壤等必要条件，共有100多个部件

● 科普载荷“穿”上“保暖衣”，内部装有“空调”，使其能在月球表面剧烈温差的环境下，温度保持在15℃至35℃

● 科普载荷顶部盖板上开了一个孔，安装光导管以让生物吸收月面太阳自然光

● 水仓室安装了电磁泵，解决在月球1/6低重力条件下放不出水的难题

2015年，国家航天局、教育部、中科院、中国科协和团中央共同发起征集“月球探测载荷创意”。最终，重庆大学“生物科普试验载荷”项目(以下简称“科普载荷”)在全国257份作品中脱颖而出，于2016年底被最终确定为搭载项目之一。

在月球进行生物生长试验面临哪些困难?6名完成登月使命的“神秘旅客”是怎样被挑选出来的?1月14日，重庆日报专访了教育部深空探测联合研究中心副主任、生物科普试验载荷总设计师、重庆大学先进技术研究院院长谢更新教授。

1、生物在月球上的“家”历经50余次优化设计

重庆日报：在月球上进行生物生长试验，这是人类首次。请问这一项目面临哪些困难?

谢更新：困难主要来自于5个方面。

一是从地球到月球有极大的重力变化。月球上的重力只有地球重力的1/6，在发射、着陆等过程中，会给科普载荷带来严峻的力学考验;二是月球的昼夜间有300多度的温差，如何控制科普载荷里的温度;三是科普载荷需在西昌发射场先静置两个月，还要在太空飞行一个月左右时间，但必须在着陆月球后才能放水进行试验;四是对登月生物物种的选择和搭配;五是如何运用月球上的光，进行光合作用。

重庆日报：科研团队是如何解决这些难题的?

谢更新：营造生物在月球上的“家”——也就是大家现在看到的科普载荷非常重要。这个小小的科普载荷，我们前后经历了一年多的设计，50余次的结构优化。

首先我们采用铝合金材料整体成型的方式制作这个科普载荷，保证其高密封性和高强度。

科普载荷包括光导管、水仓室、相机、散热片和控制系统等，可以为生物生长提供光、热、水和土壤等必要条件，算上螺丝钉、导线等，有100多个部件。

我们尽量让科普载荷里的“月表面微型生态系统”在健康自然状态下运行。比如在温控方面，我们给科普载荷“穿”上了保温材料做的“保暖衣”，内部装有自动调节温度的散热片做成的“空调”，使其能在月球表面剧烈温差的环境下，温度保持在15℃至35℃。

在光合作用方面，我们在科普载荷顶部盖板上开了一个孔，安装光导管以让生物吸收月面太阳自然光，这也是难度非常大的。

就控制放水的问题，我们在水仓室安装了电磁泵，解决1/6低重力条件下放不出水的难题，待着陆器登月并加电后，通过智能控制系统让电磁泵在合适植物生长的情况下加压放水。

2、6个入选物种形成微型生态系统

重庆日报：大家对登上月球的6名“神秘旅客”也非常好奇。为什么选择的是这6个物种?

谢更新：科普载荷里面的生物空间不足1升，容量和资源非常有限，因此对生物种类的筛选非常重要。除了要实现在月球表面环境下植物种子发芽或幼虫成长的科普目标，也要有利于未来进一步开展太空生物学研究。

筛选本次搭载的生物物种首要条件就是“个子小”。其次，由于月球表面低重力、强辐射、高温差等极端条件限制，还要求动植物能耐高温、耐冻，而且能抗辐射和抗干扰。所以团队从云南深山到新疆沙漠地区，到处寻找能够在极端条件下生存的生物物种，挑选了上百种植物进行实验、筛选。在选择的过程中，我们还曾考虑过乌龟、蜜蜂、蚯蚓等物种，后来因为耗氧量比较大等原因放弃了。

最终我们从粮、棉、油等人类赖以生存的最基本需求方向出发，选择了马铃薯、棉花、油菜等种子。其中马铃薯是大家熟悉的食物，很可能是以后在太空中的主食;油菜作为重要的油料作物，是太空食物中不可或缺的油料保障。拟南芥、果蝇、酵母是全球科学家研究生物的模式物种，它们因生长周期短，能够在短时间内展示完整的生命过程而入选。

这6位“神秘旅客”，分别扮演着生产者、分解者、消费者的角色，从而形成一个简单的微型生态系统。

3、为建立月球基地提供研究基础和经验

重庆日报：棉花是此次成功在月球发芽的植物。请问选择棉花，除了可提供人类生存物资外，还有什么考虑?

谢更新：种子在月球上发芽，无疑是在月球上进行生物生长试验的标志性事件。在选择植物种子的时候，我们会考虑它们发芽的温度，比如棉花适合在高温(超过30℃)的情况下发芽;油菜、马铃薯则是在20℃左右的低温发芽。因为不清楚月球表面的具体温度变化，所以从生物的多样性上考虑，我们选择低温和高温发芽的物种都试一试。

通过监测发现，科普载荷罐体内开机后，维持了五六天的30℃，因此此次发芽的是适合高温发芽的棉花种子。它成功地完成了在月球发芽的任务。

重庆日报：目前月球上的科普载荷已断电，完成此次生物生长试验。与月球同步进行地月对比试验的效果如何?

谢更新：为了进一步验证研究效果，我们在地面同步进行了1∶1封闭环境和开放环境下的对照试验。封闭环境试验即在相同条件下与科普载荷同步注水，全程与科普载荷传回的温度等数据环境保持一致，进行试验。

截至1月12日，地面对照试验罐体内已发现棉花种子萌芽，长势良好，可观察到嫩绿的叶子。开放环境下的地面试验情况显示，油菜、棉花和马铃薯种子均已萌芽，幼苗呈茂盛生长趋势。

这个项目的意义在于，一是激发大家的探索精神和创新精神;二是目前搜集的大量温度、压力等等实测数据，以及项目模式，可为人类今后建立月球基地提供研究基础和经验。

轰动科学界，嫦娥四号在月背发现了什么“地外生命”？

这么多年以来，人类对于外太空的探索从未停止过。有一个问题我们一直都很好奇，就是除了地球有生命存在之外，其他的星球是否也有生命存在呢？作为距离离我们非常近的月球，自然少不了对它的探索，而最近传来一段信息表明，月球上出现了“地外生命”，这究竟是怎么回事呢？

我国航天领域最近频频传出佳讯，通过自主研发的嫦娥四号已经在月球背面成功登陆。这不仅仅是我国历史上首次在月球背面实现登陆，也是人类历史上的首次成功的月背登录。这一次的登月活动为国家增强了在航天领域的地位。

这一次登陆嫦娥四号不是孤军奋战，它携带了一辆名为“玉兔”的月球车，它将在月球的背面执行探测任务。除此以外，嫦娥四号还携带了一批特殊的游客，它们就是来自地球的果蝇、棉花等六类生物。这也意味着嫦娥四号此次的行动不仅仅是为了探测月背，还将进行生物实验。人们在地球上盼星星盼月亮，终于到了2019年1月15日，月球上传回了第一张植物发芽的照片，这让很多中国科学家都为之振奋。

不过可惜的是，嫦娥四号内嵌的相机无法进行聚焦，所以目前我们无法观察到其他生物的生长情况。第一个发芽的是棉花种子，它会发芽证明了月球上的土壤是符合生命生存的。科学家表示，虽然月球和地球的自然环境差异极大，但是棉花依然能够在这样的环境下顽强地发芽，不管怎样都是月球上的一个奇迹。

要知道月球上的重力只有地球的六分之一，并且月球接收的太阳辐射比地球强得多，这些都是导致月球一片荒凉的罪魁祸首，月球的地表只有一个个坑坑洼洼的陨石洞。我国宇航员曾经在“天宫二号”上进行过生物实验，经过宇航员的亲自操作，最终完成了实验。不过这次嫦娥四号的生物实验和上一次的实验有很大不同，研究人员无法直接操作，只能通过间接控制来完成实验。

有些人可能会好奇，为什么探月行动要和生物实验同时进行呢？实际上，研究人员这么做是为了研究月球的背面对生物生长会产生什么影响。这个实现我们首先得尝试在月背进行生物的培育，这样才能证明月球背面是否适合生物的生存。如果这一次的生物实验成功的话，那么这将会给人类未来改造月球提供实践基础。

我们在地球上看月亮是一颗白色的星球，而在太空中近距离观看月球时它是灰白色的。人类何时能够将它逐渐变成一颗绿色的星球，到了那个时候人类改造星球的能力将得到肯定。不过我们都别小看了在月背发芽的种子，它将会成为未来人类改造月球的重要功臣。人类能否将一颗荒芜的星球改造的生机勃勃，就让我们拭目以待吧！

我国在月球上种植的第一株植物发芽了，这棵植物意味着什么？

中国嫦娥4号种的棉花种子，在月球上发芽了，这是一个历史的新篇章。这意味着在未来，我们可能在其他的星球上种植植物，我们人类可以让其他星球变成像地球一样的绿洲。

 中国航天带来了一个振奋人心的消息，我们在月球上的棉花种子发芽了这个棉花种子长出了在月球上的第一片绿叶，虽然这棵棉花在一天之后就死了。

嫦娥4号这次带了很多的植物种子做实验样本，打算在月球上进行实验，这些种子在专门的实验设备下开始种植发育，后来，实验设备里自带的监控相机传回来了照片，在实验设备里种植的种子已经发芽了。

在这之前，月球表面没有任何的植物，也没有哪个国家在月球表面种植出植物，但是中国这次成功了。虽然在各种因素的影响下，这棵棉花种子只发了一小片嫩叶，存活的时间也不长，但是还是非常值得肯定的。中国验证了人类是能够在荒芜的月球表面培养植物，并能生长的。

 这次在月球上种植植物的实验通过研究生物在月球低重力、强辐射、自然光照条件等各种因素下植物的生长发育状态，为人类今后在月球上建立基地提供了研究基础和经验。可能不久的将来，我们人类在其他星球上也可以像在地球上一样吃到自己种的蔬菜。