一項新的實驗表明，人類污水與月球或火星風化層結合可以提供在月球和火星上種植作物所需的營養。
研究負責人、德克薩斯農工大學的哈里森·科克在一份聲明中表示：“在月球和火星前哨站，有機廢物將是產生健康和肥沃土壤的關鍵。” 陳述。 「侵蝕模擬土壤 週一 和 行進 透過有機廢物流，人們發現可以從表面礦物質中收穫許多必需的植物營養素。 」
如果人類要在月球或火星上建立永久基地，他們必須學習 靠土地為生 – 尤其是在火星上，前往那裡的旅行時間 地球 規模太大，旅行成本太高，無法依靠家裡的常規供應，包括堆肥。
不幸的是，月球和火星上的泥土目前不適合種植作物。科學家將這種污垢稱為「風化層」而不是土壤，因為風化層是無機的，雖然風化層在礦物質中含有營養物質，但這些營養物質被鎖住，基本上無法被生命所利用。
因此，研究人員一直在尋找方法來獲取這些養分，並將死去的風化層轉化為更接近有機土壤的東西。
過去，科學家採取了多種方法來解決這個問題，例如熱處理、水耕、液體鹽（稱為離子液體）和電脫氧，電脫氧在地球上用於分解廢水中的污染物。然而，雖然取得了不同程度的成功，但所有這些方法都有一個共同的失敗：它們需要進口額外的化學品、能源和技術，並不斷補充新鮮的營養物質，這使得它們的過程成本高昂。
因此，科克和他的團隊尋找另一種方法，利用當地資源為農作物創造土壤。換句話說，月球或火星上的一切都已經準備好了，除了最初的技術之外，不需要從地球進口任何製程組件。
這些成分只是太空人產生的風化層和人類排泄物。同樣來自德州農工大學的科克和朱莉·豪加入了美國太空總署的科學家行列 甘迺迪太空中心 在佛羅裡達州，研究人員在那裡運行一個名為有機加工組件 (OPA) 的生物再生生命維持系統 (BLiSS) 原型。
OPA 是一系列生物反應器和過濾器。廢水從一端進入，穿過系統，並在另一端作為營養豐富且含有過濾毒素的水流排出。
實驗使用了模擬污水和模擬風化層，一個代表月球，另一個代表火星。必須使用模擬物，因為我們實際上在地球上沒有任何真正的火星風化層，而我們擁有的月球風化層樣本卻是稀有而珍貴的。
Coker 的團隊將 OPA 產生的廢水與模擬風化層結合起來，並將兩種不同的溶液放入搖床中 24 小時，以對風化層顆粒進行「風化」。
他們發現這些混合物導致月球風化層模擬物解吸（即釋放）大量的硫以及鈣和鎂。火星模擬物也產生這些以及鈉。這些營養素隨後可供植物進食和生長。
此外，透過顯微鏡可以看到模擬顆粒已經侵蝕到搖床中。月球模擬粒子上有小凹坑，而火星模擬粒子則被奈米粒子覆蓋。這種類型的通氣是成為更接近地球的材料的重要一步。
當然，植物所需的營養物質比本實驗吸收的營養物質還要多。鐵、鋅和銅只是一些缺失的必需營養素。
此外，BLiSS 技術尚未完全有效，並且所使用的模擬物僅接近真實的東西——真實的月球和火星風化層可能會有不同的反應。因此，在這個方向上需要更多的實驗。
但研究已經在不斷累積：新的結果只是探索如何利用月球或火星上的資源來幫助太空人在那裡生活的一系列研究中的最新成果。
例如，2025 年 1 月，研究人員發現 農作物長得更好 存在於受精的月球風化層中，而非火星的風化層。實驗使用了Milorganite，這是一個由經過熱處理的消化污水的微生物製成的肥料品牌。火星風化層在測試中表現不佳，部分原因是它過於緻密且呈粘土狀，阻礙了氧氣到達植物根部。
火星風化層還含有 高氯酸鹽這是一種強氧化劑。研究人員的研究 印度太空研究組織 研究了兩種細菌如何 牧草孢子負荷 和 鱷魚球蟲可以從他們的廢物中產生一種粘合劑，當與瓜爾膠結合時，可以將火星風化層顆粒粘合在一起，形成一種可用於建造棲息地的磚狀材料。然而，高氯酸鹽的毒性促使研究人員 找到更強的菌株 細菌抵抗氧化作用。
同一批研究人員也展示如何 牧草孢子負荷 它可以類似地用於在月球上製造磚狀材料。然而，他們表明，在熔爐中熔化風化層混合物會產生比細菌更堅固的磚塊，但這種磚塊在月球條件下很容易破裂。因此 他們的解決方案 是要使用 牧草孢子負荷-磚材料作為密封劑，填補燒結月磚中的任何裂縫。
如果我們確實生活在月球或火星上，它將為離開地球生活的概念帶來全新的意義，並最終有望使我們的外星前哨基地盡可能自給自足。
Coker 團隊的研究結果於 1 月 7 日發表在期刊上 ACS 地球與空間化學。
