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_NEWSDATE: 2024-10-17 | News by: 科普中国 | 有0人参与评论 | _FONTSIZE: _FONT_SMALL _FONT_MEDIUM _FONT_LARGE
以电影《火星救援》为例，影片中主角在火星上种植了大约 100 平方米的土豆田。种植这些土豆需要 60 立方米，即 60 吨的水。听起来很可怕，是吧？60 吨水可不是小数目。这些水并非全部用于土豆生长，部分水会被土豆释放到空间中。这是因为土豆在吸收营养时，其体内的液体需要流动，就像心脏泵血一样。
虽然植物没有心脏，但它们通过叶子进行类似的功能。每片叶子都像一个小水泵，当水被释放到空气中时，会产生微小的动力，将根系吸收的水抽上来。这种水泵虽小，但耗水量却很大。因此，种植 100 多平方米的土豆需要 60 立方米的水，这是一个非常庞大的数字。
幸运的是，我们现在有各种节水设备，可以将水循环利用，这在今天已经可以实现。因此，水不再是太空种植蔬菜的一个重大障碍。
想象中的太空农场（AIGC图片）。图库版权图片，转载使用可能引发版权纠纷
在太空中种土豆，还有一个阻碍——光。
因为火星表面会受到宇宙射线、高能粒子和强紫外线的照射，如果我们直接把土豆种植在火星表面的露天环境中，土豆很快就会被烤熟。所以，我们面临的问题是，如何为植物提供适宜的光照。幸运的是，我们有多种解决方案。
我们可以使用太阳能电池和光伏板将太阳光转化为植物可以利用的光。此外，我们还可以大幅提高 LED 灯为植物提供光的效率。如何做到这一点呢？大多数植物呈现绿色，这是因为它们只吸收特定波长的光，主要是红色和蓝紫色光。它们反射的是绿色光，这也是我们看到植物呈现绿色的原因。植物并不需要绿光，而我们今天可以通过 LED 灯只发出红色和蓝紫色光，完全满足植物的生长需求。因此，在太空菜园中，为植物提供适宜的光照是完全可行的。
还有一个大家可能通常想象不到的关卡——缺乏二氧化碳。
有人可能会问，二氧化碳还会缺乏吗？我们每天都在讨论减少二氧化碳排放，但二氧化碳的影响是双面的。虽然二氧化碳在今天的很多宣传里面有点被妖魔化了，一提二氧化碳这个词，就觉得它是一个坏东西，但实际上二氧化碳给我们带来的正向影响要远远大于负向的影响。例如，二氧化碳是温室效应的关键成分，如果温室效应完全消失，那我们地球表面很可能就变得跟月球表面一样——昼夜温差可能有几百摄氏度。这样的星球还能有生物生存吗？不可能。
更重要的是，在太空菜园里，我们还要给植物提供足量的二氧化碳。这是为什么呢？我们常说的光合作用，也就是绿色植物吸收二氧化碳和水、产生葡萄糖的过程。这个过程是分两个步骤来完成的，一是光反应，二是暗反应。所谓的“光反应”，就是接收太阳光的过程，“暗反应”就是把收集到的这些能量变成葡萄糖里面储存的能量。
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