如果有一天人类决定向太阳系扩张，在火星上建立殖民地，利用火星的土壤和水种植粮食将是其首要任务之一。马特·达蒙(Matt Damon)在《火星救援》(The Martian)中饰演一名受困的科学家，这类科幻电影可能会让你相信土豆是开启未来的关键，但一项新的研究表明，实际上苜蓿才是最值得关注的。
研究人员在《公共科学图书馆·综合》杂志上发表的论文中写道:“火星土壤养分含量低，水盐度高，不适合直接用于在火星上繁殖粮食作物。”“因此，有必要制定战略，提高火星土壤中的营养含量，并为长期任务淡化盐水。”
火星土壤与地球上富含铁的玄武岩型火山土壤非常相似，没有有机物，只有很小比例的空气和水(2%比地球的50%)。为了发现什么在这样的条件下生长得最好，研究人员使用了一种带有细地面玄武岩的近似火星土壤。然后种植萝卜、莴苣、萝卜和紫花苜蓿的种子——所有这些植物都不需要太多的维护或水来生长。
除了让幼苗在生长灯下发芽，研究团队还用他们自己的人造火星水给它们浇水。虽然火星今天看起来是一片尘土飞扬的荒地，但它的大部分曾经被海洋覆盖。据估计，其中30%-99%可能仍被冻结在两极的冰中或深埋在地下的含盐水库中。
为了减少在火星上收集的任何水的含盐量，研究团队首先引入了一种海洋细菌，聚球菌，以其淡化高盐度水的能力而闻名。然后，这些含盐的水通过玄武岩型火山岩层多次过滤，产生植物生长所需的淡水。
美国宇航局“藏宝图”显示火星上有水冰种植火星花园
在实验的第一阶段，紫花苜蓿是唯一一种能够与种植在花园土壤中的对照组生长得几乎一样健康的植物。相比之下，萝卜植株发育不良，健康状况不如对照组。一旦研究人员将这种苜蓿作物碾碎，并将其应用到火星土壤中，所吸收的养分和有机物质使其他植物得以繁茂生长。
研究人员写道:“在苜蓿处理过的模拟土壤中，萝卜植株的生长速度提高到了190%。”在苜蓿处理的模拟土壤中，萝卜植株产生了健康的鳞茎。萝卜鳞茎(311%)和生菜叶片(79%)的生物量比在未经处理的模拟土壤中显著提高。”
对于那些在地球上从事农业的人来说，听到苜蓿可能有助于改善火星土壤的消息可能并不奇怪。这种植物是一种常见的覆盖作物，因其高氮含量和磷、钾、钙、硫、镁、硼、铁和锌等矿物质而闻名。想象一下，火星农民在地下深处或特别设计的栖息地播种苜蓿，为未来的玉米、小麦或其他维持生命的作物奠定基础，这是不可能实现的。
至于研究团队，他们透露，在这些设想有朝一日成为现实之前，还有很多工作要做。首先，他们的人造火星土壤与真实的土壤并不完全匹配。与地球上的火山岩不同，火星土壤含有大量有毒的高氯酸盐。在模拟土壤中添加高氯酸盐，然后通过有益细菌或过滤来减少或消除它，可能是未来实验的主题。尽管如此，他们得出的结论是，苜蓿为我们的星际探索雄心提供了一个有前途的补充。
他们写道:“这项研究表明，为了长远的目的，有可能在火星上就地处理土壤和水资源，用于农业，以维持人类任务和永久定居点。”
