月球收获：科学家在模拟月球土壤中成功种植高蛋白鹰嘴豆
德克萨斯大学奥斯汀分校和德克萨斯A&M大学的研究人员在模拟月壤中成功种植并收获了鹰嘴豆，这标志着这种高蛋白作物首次在类月介质中产出。这一突破于2026年3月5日发表在《科学报告》（Scientific Reports）杂志上，证明了生物改良剂可以将贫瘠的月球尘土转化为肥沃的土壤。在首席研究员 Sara Santos 和第一作者 Jessica Atkin 的带领下，该研究证明了利用植物、真菌和回收有机废物之间的共生关系，实现可持续的地外农业是可能的。这一发现是阿尔忒弥斯计划（Artemis Program）的一个重要里程碑，该计划旨在月球表面建立长期的人类存在。
在月球上务农的挑战始于月壤（lunar regolith）的特性，这是一种覆盖在月球表面的崎岖且缺乏营养的物质。与地球土壤这种矿物质和有机物的复杂混合体不同，月壤本质上是历经亿万年陨石撞击形成的碎石。它缺乏植物生长所必需的微生物，并含有可能对植被产生毒性的重金属。早期的阿波罗时代样本实验证实，虽然有些植物可以在原始月壤中发芽，但它们通常会死于极端的生理压力。为了克服这些障碍，德克萨斯研究团队专注于“生物修复”——利用生物制剂来中和毒素并丰富生长介质。
为什么鹰嘴豆适合在月球上生长？
鹰嘴豆之所以适合在月球上生长，是因为它们体积小、蛋白质含量高，且对环境压力具有极强的抵御能力。研究人员选择了 ‘Myles’ 品种，因为它能够在空间有限的任务环境中茁壮成长，同时提供高营养密度的食物来源。与其他豆类相比，鹰嘴豆对水和氮的需求较少，使其成为可持续空间农业的理想候选者。
德克萨斯A&M大学的博士候选人 Jessica Atkin 强调，选择 ‘Myles’ 品种是具有战略意义的。这种特定的鹰嘴豆以其顽强的生命力以及在次优条件下产生高产量的能力而闻名。对于宇航员来说，航天器上的每一克重量都是昂贵的；因此，作物必须提供高蛋白重量比才具有可行性。鹰嘴豆不仅满足这些营养需求，还具有烹饪多样性，这对于长期任务中机组人员的心理健康至关重要。研究发现，即使在 75% 的模拟月壤中生长，这些植物也能完成其生命周期并产生可收获的种子。
使用了哪些改良剂让月尘对鹰嘴豆变得肥沃？
研究人员将模拟月壤与蚯蚓堆肥和丛枝菌根真菌相结合，创造出一种可行的生长介质。这种特定的混合物解决了月球尘土中完全没有有机物和微生物的问题。通过整合回收的废弃物和有益真菌，团队成功地将贫瘠且有毒的月壤转化为能够支持复杂植物生命的实用土壤。
研究中使用的蚯蚓堆肥（vermicompost）是由红蚯蚓（red wiggler earthworms）食用厨余垃圾和棉质卫生用品等有机材料产生的。在月球殖民地中，这些材料通常会被视为废物，但研究表明它们可以被重新利用为营养丰富的肥料。这种蚯蚓堆肥为月壤提供了多样化的微生物组和必需矿物质。团队测试了不同比例的月壤与堆肥混合物，发现虽然纯月壤对植物来说毒性太强，但含有高达 75% 月尘的混合物能让鹰嘴豆茁壮成长并达到收获期。
真菌和蚯蚓粪在月球农业中起什么作用？
真菌和蚯蚓粪充当生物催化剂，中和重金属毒性并改善月壤的物理结构。丛枝菌根真菌与鹰嘴豆根部形成共生关系，螯合有毒金属，同时促进必需营养素的吸收。与此同时，蚯蚓粪或蚯蚓堆肥可防止细小的月壤颗粒结壳，确保更好的保水性和透气性。
- 生物修复：真菌减少了植物对月尘中重金属的吸收。
- 土壤结构：蚯蚓堆肥增加了土壤的表面积，防止了细小月尘典型的“结块”现象。
- 营养循环：蚯蚓将任务废弃物转化为生物可利用的氮和磷。
- 可持续性：研究发现真菌菌落在模拟物中可以存活并持久存在，这意味着它们可能只需要被引入月球温室一次。
德克萨斯大学地球物理研究所（UTIG）的博士后研究员 Sara Santos 指出，真菌发挥了保护作用。即使植物因月壤的高矿物质含量而表现出压力迹象，接种了真菌的植株存活时间也明显长于未接种的植株。这表明，真菌提供的“微生物盾牌”是未来任何月球务农努力的先决条件。这些真菌在模拟物中定殖并随时间保持活性的能力表明，可以在月球栖息地内建立一个自给自足的生态系统。
这项研究与 NASA 的阿尔忒弥斯计划有何关系？
这项研究通过推进原位资源利用（ISRU）来支持 NASA 的阿尔忒弥斯计划，ISRU 是指利用当地材料维持其他世界人类生活的做法。通过证明可以在月壤中种植食物，该研究减少了对来自地球的昂贵补给任务的需求。这种能力对于阿尔忒弥斯基地营（Artemis Base Camp）和未来火星任务的成功至关重要。
将食物从地球运送到月球的物流成本是长期居住面临的最大障碍之一。NASA 的月球表面创新倡议寻求能让宇航员“靠地吃地”的技术。现场种植鹰嘴豆不仅能提供新鲜营养，还有助于栖息地内的氧气生产和二氧化碳清除。该项目最初由研究人员自行资助，此后获得了 NASA FINESST 资助，标志着该航天机构对将蚯蚓养殖和真菌共生整合到其未来任务架构中的兴趣。
尽管收获成功，但研究人员提醒说，在这些鹰嘴豆出现在宇航员的菜单上之前，还有几个问题尚待解决。正如发表在《科学报告》论文（DOI: 10.1038/s41598-026-35759-0）中所概述的那样，研究的下一阶段涉及测试种子的营养质量。科学家需要确保存在于月壤中的重金属没有在植物的可食用部分积累。“我们想了解它们作为食物来源的可行性，”Jessica Atkin 解释说，并指出宇航员的健康和安全是最终优先级。
未来的研究还需要考虑月球独特的环境因素，这些因素无法在地球上完美模拟，例如低重力和高辐射水平。目前的实验使用了来自 Exolith Labs 的 LHS-1 模拟月壤，该模拟物准确地模拟了月球的矿物成分，但未考虑真空环境。随着阿尔忒弥斯2号（Artemis II）任务的临近，这项由德克萨斯团队主导的研究为人类有朝一日如何在距离家园数百万英里的地方吃上一顿月球种植的鹰嘴豆泥提供了一个充满希望的蓝图。
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