本文最初发布于The Conversation。
弄清楚如何在太空中养活人类，是证明外星环境长期人类居住可行性的一项更大努力的重要组成部分。2022年5月12日，一个科学家团队宣布，他们已经成功利用阿波罗月球任务期间采集的月壤种植植物。但这并不是科学家第一次尝试在通常不支持生命的土壤中种植植物。
我是一名南极科学史学家。在地球的最南端种植植物和食物一直是研究的活跃领域，已有120多年的历史。这些努力帮助人们更深入地了解了极端环境下农业面临的许多挑战，并最终在南极洲实现了有限但成功的植物种植。尤其是在20世纪60年代之后，科学家们开始明确地将这项研究视为人类在太空居住的垫脚石。
在南极洲种植植物
在南极洲种植植物的早期努力主要集中在为探险者提供营养。
1902年，英国医生兼植物学家雷金纳德·科特利兹（Reginald Koettlitz）成为第一个在南极土壤中种植食物的人。他从麦克默多湾收集了一些土壤，并在探险船的天窗下用箱子种植了芥末和豆瓣菜。这些作物立即为探险队带来了益处。科特利兹生产的量足够多，在一次坏血病爆发期间，全体船员食用了这些绿叶蔬菜，以帮助缓解症状。这个早期实验表明，南极土壤可以具有生产力，并且还指出了极地探险期间新鲜食物的营养优势。
直接在南极景观中种植植物的早期尝试不太成功。1904年，苏格兰植物学家罗伯特·鲁德莫斯-布朗（Robert Rudmose-Brown）将22种耐寒的北极植物的种子邮寄到寒冷的劳里岛，看看它们是否能生长。所有种子都未能发芽，鲁德莫斯-布朗将其归因于环境条件以及缺乏生物学家来帮助促进其生长。
有许多尝试将非本地植物引入南极景观，但通常它们存活不长。虽然土壤本身可以支持一些植物生长，但恶劣的环境不利于植物的种植。
现代技术和情感益处
到20世纪40年代，许多国家开始在南极洲建立长期研究站。由于无法在室外种植植物，一些住在这些站点的居民自己动手建造温室，以提供食物和精神慰藉。但他们很快意识到，南极土壤的质量太差，除了芥末和豆瓣菜，无法种植大多数作物，而且它通常在一两年后就会失去肥力。从20世纪60年代开始，人们开始转向无土栽培方法——水培，这是一种在人工和自然光的组合下，植物根部浸泡在化学增强的水中生长的系统。
通过在温室中使用水培技术，植物生产设施根本没有利用南极环境来种植作物。相反，人们创造了人工条件。
截至2015年，南极洲至少有43个不同的设施，研究人员曾在其中种植过植物。虽然这些设施对科学实验很有用，但许多南极居民很感激能在冬天吃到新鲜蔬菜，并认为这些设施对他们的心理健康是巨大的福音。正如一位研究人员所说，它们是“温暖、明亮、充满绿意——在南极冬季会让人怀念的环境。”
南极洲作为太空的类比
随着20世纪中叶南极洲永久性人类居住的增长，人类也开始了太空探索——特别是登月。从20世纪60年代开始，为NASA等组织工作的科学家们开始将恶劣、极端且陌生的南极洲视为太空探索的便利类比，各国可以在此测试包括植物生产在内的太空技术和协议。包括植物生产。这种兴趣一直持续到20世纪末，但直到21世纪初，太空才成为一些南极农业研究的主要目标。
2004年，美国国家科学基金会和亚利桑那大学的受控环境农业中心合作建造了南极点食物生长室。该项目旨在测试受控环境农业的理念——一种在尽量减少资源消耗的同时最大化植物生长的方法。根据其设计者的说法，该设施密切模仿了月球基地的条件，并提供了“地球上将要出现的一些问题在食物生产移至太空栖息地时，可以作为类比”。该设施继续为南极点站提供补充食物。
自建造南极点食物生长室以来，亚利桑那大学一直与NASA合作建造类似的原型月球温室。
在太空中种植植物
随着20世纪末人类在太空停留的时间越来越长，宇航员们开始运用一个世纪以来在南极种植植物的经验。
2014年，NASA宇航员在国际空间站安装了“蔬菜生产系统”，以研究植物在微重力下的生长情况。次年，他们收获了一小部分生菜，其中一些后来与香醋一同食用。正如南极科学家多年来所争论的那样，NASA认为新鲜农产品的营养和心理价值是“解决深空长期任务挑战的方案”。
时至今日，南极研究在太空探索方面仍发挥着重要作用。2018年，德国在南极启动了一个名为EDEN ISS的项目，该项目专注于在半封闭系统中植物栽培技术及其在太空中的应用。植物在空气中生长，雾化器将化学增强的水喷洒在它们的根部。第一年，EDEN ISS能够生产足够的新鲜蔬菜，占六人船员饮食的三分之一。
正如南极的历史一样，如何种植植物的问题是任何关于月球或火星人类定居点讨论的核心。人们最终放弃了在恶劣的南极景观中进行食物生产的努力，转而采用人造技术和环境来实现这一目标。但经过一个多世纪的实践和采用最先进的技术，在南极种植的食物从未能够长期供养很多人。在将人类送往月球或火星之前，首先证明一个定居点可以在地球冰冻的南部平原上独立生存，也许是明智之举。
丹妮拉·麦凯（Daniella McCahey）是德克萨斯理工大学的历史学助理教授。
