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巴西天体生物学家 Rebeca Gonçalves 童年时首先学会的是行星的顺序。她的叔叔是一位天体物理学家，还教了她关于圣保罗夜空中点缀的星座。“我从小就痴迷于太空，”她说。
这让她走上了太空农业的职业生涯，研究如何在其他星球上种植食物。她认为，后来她曾在亚马逊雨林中与她祖先所属的卡姆贝巴（Kambeba）**土著部落**共同生活，这让她坚信，她不仅仅是要探索遥远的星球，更重要的是要保护我们自己的星球。她也想拯救这个星球。“
“这是太空农业科学界一个非常有意识的议题，”Gonçalves 说，她指出“我们产生的每一项研究都必须直接造福地球。”
这一理念使得她的最新研究显得尤为及时。她和瓦赫宁根大学与研究所作物系统分析中心的团队发现，一种**古老的玛雅耕作技术，称为套作**，在火星干旱、多岩石的地形上效果出奇地好。
他们的研究结果**上个月发表**在《PLOS One》杂志上，对于探索甚至定居那个遥远星球的可能性具有显而易见的启示。但了解如何在其他星球上极端恶劣的条件下种植作物，不仅仅是为了确保殖民者能够自给自足。随着地球变暖，它还有助于地球上的人们继续做到这一点。
“人们并没有真正意识到这一点，因为它看起来很遥远，但实际上我们的首要任务是为地球的利益开发它，”Gonçalves 说。“地球很美丽，而且是独一无二的，是稀有的，也是脆弱的。它需要我们的帮助。”
套作，即在作物之间近距离种植不同的作物，以提高**产量的大小和营养价值**，比**单作**（只种植一种作物）需要**更少的土地和水**。虽然套作在小农户中很常见，特别是在**拉丁美洲、非洲和中国**，但在世界大部分地区，套作仍然是一种新事物。这部分是由于管理此类系统的复杂性，并且很大程度上是由于对产量损失和病虫害敏感性的**不实担忧**。现代育种项目也倾向于关注单个物种，并且普遍存在田间**多样性下降的趋势**。
Gonçalves 认为，这是一个错失的机会。有证据表明，套作可以应对**气候变化和不可持续耕作实践**对贫瘠土壤产量的影响，而贫瘠土壤占世界耕地面积的**高达 40%**。“套作在解决一些气候变化问题方面潜力非常高，”她说。
这就是为什么她决定尝试在火星上部署它，火星上的表层土——外星球上的土壤名称——完全没有营养或生物，**这与**地球上严重**退化的土壤**非常相似。研究人员在一个大学温室里，在增加了少量营养物质和土壤后，在模拟的疏松物质中种植了各种番茄、胡萝卜和豌豆。
他们发现，尽管套作使番茄产量翻倍，生长速度更快，茎秆也比单作的更粗壮，但胡萝卜和豌豆单独生长得更好。（研究人员怀疑他们添加到粗糙表层土中的有限营养物质是主要原因。）相比之下，在沙质土壤——实验的对照组，**在地球许多地区都有发现**——中进行套作，显著提高了番茄和豌豆的产量。
虽然结果可能看起来喜忧参半，但值得注意的是，该团队能够在模拟的表层土中种植任何东西，正如 Gonçalves 所指出的，这本质上是“磨碎的石头”。
当然，**火星**上农业条件极其寒冷、干旱且氧气稀少，比地球上的条件要极端得多，而地球上的气候变化正导致**长期干旱**和向更干燥条件的长期转变，这**进一步消耗了水资源**。
然而，覆盖红色星球的土壤与全球**干旱和半干旱地区**因气候变化而严重受损的沙质陆地土壤有着惊人的相似之处，包括**撒哈拉以南非洲**、**中国北方**和**南美洲南部地区**——这些地区曾是粮仓，近年来水资源短缺和不稳定的降雨模式导致了歉收和作物产量下降。
根据作者的说法，这项实验表明，这可能是一种复兴退化农田的未被充分利用的解决方案——同时还能解决农业广泛的土地利用问题。过去的研究表明，平均而言，两种作物的套作比每种作物单独种植需要**少 19% 的土地**。
“以非洲一个遭受土壤退化的村庄为例，农民在受苦，社区在受苦。如果我们能拥有我们为火星殖民地创建的设置，它实际上与一个小非洲村庄没有区别，因为我们可以拥有同样的技术，”Gonçalves 说。“我们几乎可以将这个火星殖民地系统复制到地球上的当地社区，其可能性是无穷无尽的。”
但是，这些解决方案在**最需要它们的地方**的适应性如何？简短的回答是：这很复杂。
2024 年的一篇**论文**探讨了将为太空研究开发的技术应用于全球南方的挑战，发现在分析圭亚那、坦桑尼亚、尼泊尔和越南的案例研究时，由于源自历史殖民结构的论述、结构和关系，权力不平等和历史上被边缘化群体的排斥依然存在。这建立在以往研究的基础上，揭示了印度“绿色革命”——国家采用工业化农业的现代方法——**导致了小农户意想不到的农业和健康后果**。
Gonçalves 的工作是太空农业研究领域中一个快速增长的群体的一部分，该领域由**数十亿美元的投资**以及政府、政策制定者和私营部门的密切关注所驱动。
仅仅两年前，佛罗里达大学的一个团队**发表了一篇具有里程碑意义的论文**，揭示了他们如何在阿波罗时代收集的月球表层土中种植谩骂拟南芥。同年，爱荷华州立大学的科学家们**在模拟的火星表层土中种植了萝卜、欧防风和生菜**，而**其他全国性的研究则审查了研究实验的部署挑战**，其中**小麦**在模拟的月球和火星土壤中发芽。总而言之，这些面向太空的调查进一步表明，一个抓住我们**集体对其他世界的迷恋**的领域正在势头强劲，同时也在悄悄地探索解决一个**地球危机**的方案，这个危机**过于政治化以至于会引起疏离感**。
Gene Giacomelli 表示，尽管 Gonçalves 的研究“令人着迷地”展示了传统农业方法如何在火星上使用，但它可能不是那里的“最合乎逻辑的方法”。他认为无土或**水培**种植是安全地开始在另一个星球上生产食物的“唯一方法”。他是亚利桑那大学受控环境农业中心的创始主任，他在那里花费了 20 多年的时间开发用于红色星球的温室。
尽管如此，Giacomelli 同意套作可能对地球上的侵蚀土壤有用，这个想法也引起了 Thomas Graham 的兴趣。他是圭尔夫大学的副教授，自 1997 年以来一直研究太空农业，他认为 Gonçalves 的工作强调了“优质土壤对可靠粮食供应的重要性，无论是对承受巨大压力的地球土壤，还是对未来太空应用。”
在他职业生涯早期，他参与了一个**由 NASA 资助**的项目，在加拿大北极地区建造了一个小型温室，这是一个以其严酷条件而闻名的**“火星模拟场地”**。在那里，他亲眼目睹了居住在加拿大最北端偏远社区的人们面临的“可怕的粮食不安全问题”。“在那里获得新鲜食物非常困难，如果你能获得的话，”他说。“而且非常昂贵。”这促使他探索应对在极端环境——外太空——中种植作物的挑战的技术解决方案。
“我很幸运能够帮助探索太空，同时帮助人们确保他们有饭吃，”Graham 说。“这也有助于我为帮助社会适应我们因气候变化造成的混乱做出贡献。”
Graham 表示，像为殖民其他世界而开发的温室这样的解决方案，可以在它们被发明出来的“第二天”就部署到饱受干旱困扰的地区。
当然，要以一种能够让最需要它的人受益的方式来实现这一点，将取决于资金、政治意愿和包容性采纳的正确结合。没有这种动力，这些农业技术的大规模应用可能与我们养活未来宇宙居民的能力一样遥远。
本文最初发表在 Grist，网址为 https://grist.org/food-and-agriculture/why-a-new-method-of-growing-food-on-mars-matters-more-on-earth/。
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