“明日火星餐桌”国际研讨会: 在火星吃的第一道菜还是土豆?

在多国探测器先后奔赴火星之际,由极飞科技举办的“明日火星餐桌(The Hungry Mars)”国际研讨会于2020年9月17日在线上召开。作为人类火星种植计划的首次学术交流研讨会,该活动邀请了来自荷兰瓦赫宁根大学、中国极飞科技以及新加坡ID资本的行业专家,从植物生态学、农业科技创新与风险投资等不同学科视角,揭开火星农业探索的神秘面纱。

自1960年代发射第一颗火星探测器以来,人类飞往火星的梦想与执念就从未停歇过。2020年恰逢火星探测器发射的最佳窗口期,阿联酋、中国和美国在7月相继成功发射火星探测任务。如今,他们正经历着长达大半年的太空旅行,以期待进一步寻找火星表面的生命迹象。在这风起云涌的火星探索浪潮中,也不乏科技企业与学术机构的忙碌身影。他们正在以“未来火星农民”的特殊身份,研究如何在火星上实现智能化种植管理,以一技之长为这项全人类的事业贡献力量。

火星模拟作物为火星移民带来希望

在研讨会上,荷兰瓦赫宁根大学资深植物学家Wieger Wamelink首先向与会者证明了在火星上种植农作物的可行性。从2013年开始,他主导成立“火星与月球食物”这一创新研究项目,在由美国国家航空航天局(NASA)提供的火星模拟土壤上,率先成功种植出西红柿、豌豆、萝卜、芝麻菜、水芹等各类蔬菜。这些火星模拟土壤来源于美国夏威夷火山锥的贫瘠泥土,与真实的火星土壤十分相似,除了缺乏水分和肥力,还含有大量的重金属元素。此前,人们一直认为这些土壤并不适合植物的生长。

“在当时,这仍然是一个无人涉足的研究领域。我们因此也进行了大胆的创新,在火星模拟土壤、月球模拟土壤和地球河床土壤等三种不同土壤类型中,针对超过14种农作物开展对比实验。为了改善土壤肥力、促进植物健康生长,我们还在火星模拟土壤里添加了有机肥料。最终,实验进展得很顺利甚至出乎我们的意料。有些种子在播下后24小时内就开始发芽,并随后开花结果,与普通的地球土壤作物并无异样,”Wamelink解释道。此外,经食品安全检测结果发现,通过火星模拟土壤孕育栽培的蔬菜为安全可食用,并不存在重金属超标问题,而其味道也与普通作物相差无异。

其中,土豆在实验中生长得非常旺盛,很有可能会成为人类登陆火星后品尝到的第一道食物。Wamelink表示,“土豆在营养价值、种植难度、生长空间和食用性等方面都展示出突出的优势。即使在温室环境不太理想的条件下,我们仍能在10周内成功收获一批土豆。在火星上,所有建造工程都将会是高成本高难度的,因此如果能用较少的空间完成作物种植,那将大大提高农业生产效率。”

“由于项目资金主要来自于众筹,我们还为赞助人举办了一场前所未有的‘火星盛宴’。席间的食物都是以从火星模拟土壤中种植出的作物为原材料进行烹饪,包括土豆、豌豆等蔬菜,还有其他各种香料。”基于Wamelink多年深研植物及土壤科学的经验,“火星与月球食物”项目的突破性研究成果让人类看到了创建火星农业系统的希望,因此也赢得了英国广播公司(BBC)、纽约时报(The New York Times)和英国卫报(The Guardian)等国际一流媒体的关注报道。

火星探索是人类可持续发展的迫切需求

极飞科技联合创始人龚槚钦表示,探索火星是人类面向未来的战略考量。“在多年前开始研发无人化系统的时候,我们就希望能够不断拓展技术探索的边界。面对近一世纪经济的高速发展,人类需要拥有更为高远宏大的目标,而把目光着眼于外太空,有助于缓解地球资源紧张的问题。” 作为一家农业科技公司,极飞致力于构建满足未来可持续发展需求的农业生态系统。而紧随着全球太空探索的脚步,极飞也希望让人类在移居火星后能够实现粮食的自给自足。

面对自然资源日益稀缺的地球环境,火星农业探索的背后,同时隐藏着人类对地球未来环境的深层次思考。龚槚钦认为,目前地球的农业生产系统面临着巨大挑战,威胁到全人类的生存、延续和发展。“世界各国都正在经历不同程度人口老龄化、农业劳动力不足的问题。例如在中国,全国每年有1200万农村人口流动到城镇地区,人们不再愿意从事繁重、劳累的田间体力活,但我们还需要生产更多的粮食去应对人口持续增长的需求。”

“与此同时,气候变化、生物多样性下降等地球环境问题,以及复杂的政治不确定性因素也在影响着人类未来发展的方向。如果这些问题持续恶化,地球的生存环境或许会在将来变成与火星一样恶劣。我们需要尽早为此做好准备,通过科学与技术的力量,保证人类在那个时候还能继续生存和发展,”龚槚钦说到。

为了改变效率低下、管理粗放的传统农业生产方式,极飞研发出农业无人车、无人机和物联网系统等智慧农业自动化设备,并且将这些最前沿的技术带到全球各地的农村地区。它们都是为复杂、艰苦的耕作环境所设计,经历过极端条件下反复测试的考验。接下来,极飞计划将在火星模拟环境之下,验证无人农业技术在不同应用场景的灵活性和耐久性,同时启发更多学者、研发人员加入火星探索的旅程。

新加坡ID资本创始人兼CEO、亚洲未来农业食品大会的创办人Isabelle Decitre也表达了对有着高远目标和创新思维的项目的关注。“作为农业科技领域的专业投资人,我觉得这些火星农业探索项目具备了不可估量的发展潜力,吸引着不少私人投资机构的投入。不过,这类项目的落地一定要争取获得政府的支持。不少国家都愿意在地外探索领域投入大量的研发资金,比如德国每年的花费可能达到数十亿欧元。”

无人农业是未来火星拓荒的关键路径

劳动力极度缺乏是火星移民将来需要克服的一大难题。而现有地球上的无人农业技术或许会成为赋能火星农民、提高火星农业生产效率的重要工具。据龚槚钦介绍,把火星上荒芜环境改造成无人农场,涉及到建造智能化温室、改造土壤结构、获取冰水资源以及耕、种、管、收等四大农业生产环节,而这需要大量自动化设备的参与。

“火星与地球之间的信号单向传输需要20分钟以上,因此我们无法实现实时的远程遥控。但无人机和机器人在全自主模式下,能够执行施药、撒肥、授粉等农事活动。物联网和人工智能系统采集分析农田、作物和气候环境等大数据,及时发现问题,辅助火星农民进行科学决策和管理,”龚槚钦说。

当谈及火星食物研究项目的最新进展,Wamelink还分享了如何通过引入授粉者、微生物和有机质,在火星上打造可持续的农业生态闭环。日前,研究团队正在就人类尿液对植物生长的辅助作用,开展新一轮火星模拟土壤的种植试验。

“由于火星气候酷寒、空气稀薄,再加上强宇宙辐射和低重力的威胁,在户外地表上露天种植几乎是不可能实现的事情。粮食生产只能在有稳定条件的温室环境下开展。一方面,我们可以考虑在火星上引入熊蜂作为虫媒,对农作物进行自然授粉。另一方面,通过真菌、细菌、蠕虫等分解者,转化火星土壤岩层中的矿物质或微量元素,加速有机物质的分解,从而帮助完成生态系统物质循环和土壤成分改良。火星居民的排泄物也将会被回收利用,成为土壤肥料的重要来源,”Wamelink进一步解释。在过往试验中,研究团队已经证实,蚯蚓能够在火星模拟土壤中生存甚至繁殖后代。

在Isabelle Decitre看来,不同学科的交叉融合能极大促进形成火星探索的创新解决方案。她说,“我们可以把火星当成是地球上最为极端的环境,从中汲取全新的洞察,并不断挑战发明创造的极限,最终为地球农业带来技术和生产方式的革新。”

除了畅想火星生活的无限可能性,“明日火星餐桌”研讨会也旨在引发社会大众对未来粮食安全和可持续发展的关注。将火星移民由科幻变为现实,人类必须开发出一套适合火星严苛环境的无人农业解决方案。瞄准火星,也将有助于为地球农业发展带来突破性成果,帮助人类更好应对气候变化和人口增长等全球性挑战。

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