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嫦娥四号生物科普载荷内长出月球第一片植物嫩芽,英媒评嫦娥四号植物种子首次在月球上发芽

2020-05-05 02:43

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人类首次在月面的生物生长培育试验成功,棉花种子成为人类在月球上种植出的第一株植物嫩芽。

前不久,“嫦娥四号”生物科普试验载荷项目团队发布消息,随嫦娥四号登陆月球背面的生物科普试验载荷内,搭载的棉花、油菜、马铃薯、拟南芥、酵母和果蝇6种生物,棉花种子成功发芽。

1月15日,嫦娥四号上搭载的生物科普试验载荷发布了最新试验照片,照片显示试验搭载的棉花种子已经长出了嫩芽,这也标志着嫦娥四号完成了人类在月面进行的首次生物实验。(拖拽/保存图片可查看大图)

中新网重庆1月15日电 重庆大学15日发布消息称,随嫦娥四号登陆月球背面的生物科普试验载荷内生长出植物嫩芽。这是人类在月球上种植出的第一株植物嫩芽,实现了人类首次月面生物生长培育实验。

据嫦娥四号生物科普试验载荷项目团队发布消息,随嫦娥四号登陆月球背面的生物科普试验载荷中,棉花种子成功发芽。

这标志着人类完成了月球表面首次生物实验,也宣示月球有了第一片绿叶,有了生命的诞生,对于我国长期探索太空而言意义非凡。

(参考消息网1月17日报道)英媒称,人类在月球上种植的植物首次发出嫩芽,这为我们建立能产生食物和空气的月球基地铺平了道路。据英国《每日电讯报(Daily Telegraph)》网站1月15日报道,1月15日,重庆大学在重庆举办嫦娥四号生物科普试验载荷新闻发布会,公布了棉花种子成功发芽的照片。本月早些时候,嫦娥四号成为首个在月球背面软着陆的月球探测器。

据重庆大学副校长、科普载荷项目总指挥刘汉龙介绍,本次实验中的生物科普试验载荷罐是一个高度密封的抗压容器。生物科普试验载荷由特殊的铝合金材料制成,直径173毫米,高198.3毫米,内部除了6种生物,还有18毫升水,以及土壤、空气、热控以及两个记录生物生长状态的相机,总重量为2.608公斤,生物生长空间为1升左右。生物科普试验载荷内搭载了棉花种子、油菜种子、土豆种子、拟南芥种子、酵母和果蝇虫卵六种生物,它们形成一个简单的微型生态系统。

在月球进行生物生长试验面临哪些困难?完成登月使命的神秘旅客又是怎样被挑选出来的?为何六种生物中棉花会首先发芽?针对大众关心的话题,科学家们进行了解答。

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报道称,人类已经在国际空间站种植了植物和鲜花,中国“太空人”也在中国的天宫二号空间实验室种植了水稻。**但目前尚不清楚这些植物能不能在月球的低重力环境下蓬勃生长。**月球的温度波动极大,可能低于零下173摄氏度,也可能高于100摄氏度。

图片 5重庆大学15日发布消息称,随嫦娥四号登陆月球背面的生物科普试验载荷内生长出植物嫩芽。这是人类在月球上种植出的第一株植物嫩芽,实现了人类首次月面生物生长培育实验。图为生物科普试验载荷内生长出的植物嫩芽。重庆大学供图

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在月球进行生物生长试验面临哪些困难?完成登月使命的“神秘旅客”又是怎样被挑选出来的?为何六种生物中棉花会首先发芽?针对大众关心的话题,科学家们进行了解答。这次太空之行,哪些生命登上了月球?

报道称,植物种子在月球上首次发芽可能意味着,人类可以在月球上建造一个自给自足的“伊甸园”式基地。植物可以为宇航员提供氧气和食物。率领研究团队设计这项实验的谢更新说:“这是人类第一次在月面上做生物生长试验。”他说:“我们已经考虑到未来人类在太空中的生存。了解这些植物在低重力环境下的生长情况将使我们为未来建立太空基地奠定基础。”

据了解,载荷内搭载的6种生物构成一个含有“生产者、消费者和分解者”的微型生态系统。其中,植物生产氧气和食物,供所有生物“消费”;作为消费者的果蝇和分解者的酵母,通过消耗氧气产生二氧化碳,供植物进行光合作用。此外,酵母可以分解植物和果蝇废弃物而生长,酵母又可以作为果蝇的食物。

哪些神秘旅客

由重庆大学牵头的嫦娥四号生物科普试验载荷内搭载了棉花、油菜、土豆、拟南芥、酵母和果蝇六种生物,均放置于密封的生物科普试验载荷罐内。

报道称,这个“微型月球生物圈”实验是一个7英寸(约合18厘米)长的金属桶,里面装有空气、水和土壤以及一种特殊的营养液。一个小管子将自然太阳光引导到罐子里,帮助植物和马铃薯种子生长。报道称,尽管其因为看不见而被形象地称为“暗面”,但月球背面获得的阳光几乎与正面相当,天空看上去似乎很暗是因为没有大气对太阳光进行衍射。

“生物科普试验载荷于嫦娥四号登陆月球第一天23:18加电开机并启动主相机拍照,23:48在地面控制中心发送放水指令后,植物种子和果蝇虫卵结束休眠状态,进入生物月面生长发育模式。1月5日晚8点,地面接收数据显示载荷内种子已经发育为胚根。”刘汉龙说,1月12日20:03:34地面发送了生物科普试验载荷断电指令,载荷正常关机。

随嫦娥四号登上月球?

嫦娥四号为何会带上这六名“旅客”?谢更新教授介绍,由于科普载荷的容量和资源非常有限,因此对生物种类的筛选非常重要。

传回的照片显示,生物科普试验载荷内的种子穿过格子框架一样的东西冒出嫩芽。中国媒体刊文称,这标志着“人类在月球上完成首个生物实验”。重庆大学说,土豆种子和拟南芥也被放在桶里种植。

“从开机至断电,生物科普试验载荷在轨工作状态良好,累计工作时间长达212.75小时,主副相机累计拍照34次,下传照片170多幅。与整器保持良好的持续通信状态,并实时传回温度、电压、气压等各项遥测数据。通过照片数据和遥测数据分析,设备内部水已完全浸润土壤,温度、压力等完全符合生物生长发育的要求,达到设计指标,部分指标超过预期。”教育部深空探测联合研究中心副主任、生物科普试验载荷总设计师、重庆大学先进技术研究院院长谢更新教授介绍说。

由重庆大学牵头的嫦娥四号生物科普试验载荷内搭载了棉花、油菜、土豆、拟南芥、酵母和果蝇六种生物,均放置于密封的生物科普试验载荷罐内。

“搭载的6种生物看似简单,却是我们数百次试验选择的结果。”谢更新介绍。

这个生物圈还包含蚕茧。科学家们希望,一旦植物开始产生足够多的氧气让小虫子醒来,它们就会孵化。中国科学家说,然后蚕会产生二氧化碳并制造废物,使这些植物得以继续繁衍生长。谢更新教授说,棉花最终可以用来制造衣服,而土豆可以成为宇航员的食物来源。

“这是人类第一次在月面上做生物生长试验,以前科学家在空间站以及其他航天器上开展过多次生物试验,但月球上还从未有过。生物科普试验载荷已初步实现人类首次月面生物试验,在荒芜的月球上培育出第一株植物嫩芽,并随时间的推移,成功实现人类有史以来第一片在月球生长的绿叶。对人类今后建立月球基地提供研究基础和经验,具有重大意义。”谢更新说。

嫦娥四号为何会带上这六名旅客?据教育部深空探测联合研究中心副主任、生物科普试验载荷总设计师、重庆大学先进技术研究院院长谢更新教授介绍,由于科普载荷里面的生物空间不足1升,容量和资源非常有限,因此对生物种类的筛选非常重要。除了要实现在月球表面环境下植物种子发芽或幼虫成长的科普目标,也要有利于未来进一步开展太空生物学研究。

筛选本次搭载的生物物种首要条件就是“个子小”。其次,由于月球表面低重力、强辐射、高温差等极端条件限制,还要求动植物能耐高温、耐冻,而且能抗辐射和抗干扰。

报道称,嫦娥四号还装备了由瑞典、德国和中国科学家研制的仪器,用于研究月球环境、宇宙辐射以及太阳风与月球表面之间的相互作用。报道还称,登陆器还释放了名为玉兔二号的月球车,该月球车将在冯·卡门撞击坑进行实验。这个撞击坑能为太阳系的形成提供线索。(编译/杨雪蕾)

据介绍,生物科普试验载荷在月面注水进行发芽和生长实验以后,经过9天时间进入月夜期。目前,生物科普试验载荷已进入断电状态,载荷内部在月夜温度零下52℃的情况下,所携带的六种生物将结束本次科普试验使命,处于冷冻状态。待下一个月昼期温度上升后,在全封闭状态的生物科普试验载荷罐中,六种生物将被慢慢分解成无害的有机物,并将被永久封存在生物科普试验载荷内部。

搭载的6种生物看似简单,却是我们数百次试验选择的结果。谢更新介绍。

为了找到合适对象,团队从云南深山到新疆沙漠地区,到处寻找能够在极端条件下生存的生物物种,挑选了上百种植物进行实验、筛选。在选择的过程中,我们还曾考虑过乌龟、蜜蜂、蚯蚓等物种,后来因为耗氧量比较大等原因放弃了。

筛选本次搭载的生物物种首要条件就是个子小。其次,由于月球表面低重力、强辐射、高温差等极端条件限制,还要求动植物能耐高温、耐冻,而且能抗辐射和抗干扰。所以团队从云南深山到新疆沙漠地区,到处寻找能够在极端条件下生存的生物物种,挑选了上百种植物进行实验、筛选。在选择的过程中,我们还曾考虑过乌龟、蜜蜂、蚯蚓等物种,后来因为耗氧量比较大等原因放弃了。

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最终我们从粮、棉、油等人类赖以生存的最基本需求方向出发,选择了马铃薯、棉花、油菜等种子。其中马铃薯是大家熟悉的食物,很可能是以后在太空中的主食;油菜作为重要的油料作物,是太空食物中不可或缺的油料保障。拟南芥、果蝇、酵母是全球科学家研究生物的模式物种,它们因生长周期短,能够在短时间内展示完整的生命过程而入选。

最终我们从粮、棉、油等人类赖以生存的最基本需求方向出发,选择了马铃薯、棉花、油菜等种子。其中马铃薯是大家熟悉的食物,很可能是以后在太空中的主食;油菜作为重要的油料作物,是太空食物中不可或缺的油料保障。拟南芥、果蝇、酵母是全球科学家研究生物的模式物种,它们因生长周期短,能够在短时间内展示完整的生命过程而入选。

这6位神秘旅客,分别扮演着生产者、分解者、消费者的角色,从而形成一个简单的微型生态系统。

这6位“神秘旅客”,分别扮演着生产者、分解者、消费者的角色,从而形成一个简单的微型生态系统。二、为何棉花首先发芽?“它本身适应高温发芽”

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载荷罐在登陆月球后第一天1月3日23时18分加电开机,开始进入生物月面生长发育模式。

为何棉花首先发芽?

1月12日20时,随嫦娥四号登陆月球背面的生物科普试验载荷罐传回最后一张试验照片,显示罐内生长出的棉花种子嫩芽长势良好。

它本身适应高温发芽

1月12日20时03分34秒地面发送了生物科普试验载荷断电指令,载荷正常关机。生物科普试验载荷内部在月夜温度为-52℃的情况下,所携带的6种生物将结束本次科普试验使命,处于冷冻状态。

载荷罐在登陆月球后第一天1月3日23时18分加电开机,开始进入生物月面生长发育模式。

据介绍,截至试验结束前,未从传回数据中观测到其它生物生长状况。

1月12日20时,随嫦娥四号登陆月球背面的生物科普试验载荷罐传回最后一张试验照片,显示罐内生长出的棉花种子嫩芽长势良好。

棉花为何会首先发芽?对此,重庆大学生命科学学院副教授邱丹表示:“棉花它本身适应高温发芽,棉花种植就在夏季,不惧怕高温。棉花首先发芽也是预料之中。”

1月12日20时03分34秒地面发送了生物科普试验载荷断电指令,载荷正常关机。生物科普试验载荷内部在月夜温度为-52℃的情况下,所携带的6种生物将结束本次科普试验使命,处于冷冻状态。

谢更新说:种子在月球上发芽,无疑是在月球上进行生物生长试验的标志性事件。

据介绍,截至试验结束前,未从传回数据中观测到其它生物生长状况。

棉花适合在高温的情况下发芽;油菜、马铃薯则是在20℃左右的低温发芽。由于设备温度设定的是高温,所以棉花种子优先发芽。

棉花为何会首先发芽?对此,重庆大学生命科学学院副教授邱丹表示:棉花它本身适应高温发芽,棉花种植就在夏季,不惧怕高温。棉花首先发芽也是预料之中。

为了进一步验证研究效果,研究团队在地面进行了对照试验。截至1月12日,地面对照试验罐体内已发现棉花种子萌芽,长势良好,可观察到嫩绿的叶子,油菜、棉花和马铃薯种子均已萌芽,幼苗呈茂盛生长趋势。

谢更新则说:种子在月球上发芽,无疑是在月球上进行生物生长试验的标志性事件。在选择植物种子的时候,我们会考虑它们发芽的温度,比如棉花适合在高温(超过30℃)的情况下发芽;油菜、马铃薯则是在20℃左右的低温发芽。因为不清楚月球表面的具体温度变化,所以从生物的多样性上考虑,我们选择低温和高温发芽的物种都试一试。通过监测发现,科普载荷罐体内开机后,维持了五六天的30℃,因此此次发芽的是适合高温发芽的棉花种子。它成功地完成了在月球发芽的任务。

谢更新介绍,这个项目的意义在于,一是激发大家的探索精神和创新精神;二是目前搜集的大量温度、压力等等实测数据,以及项目模式,可为人类今后建立月球基地提供研究基础和经验。

为了进一步验证研究效果,研究团队在地面同步进行了1∶1封闭环境和开放环境下的对照试验。封闭环境试验即在相同条件下与科普载荷同步注水,全程与科普载荷传回的温度等数据环境保持一致,进行试验。

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截至1月12日,地面对照试验罐体内已发现棉花种子萌芽,长势良好,可观察到嫩绿的叶子。开放环境下的地面试验情况显示,油菜、棉花和马铃薯种子均已萌芽,幼苗呈茂盛生长趋势。

此次试验突破了生物休眠、“旅途”颠簸、放水控制、密封控制、月面采光五大难题,也拿到了大量珍贵的第一手数据,为人类今后建立月球基地提供研究基础和经验。下一步,项目团队将继续进行研究探索。

谢更新介绍,这个项目的意义在于,一是激发大家的探索精神和创新精神;二是目前搜集的大量温度、压力等等实测数据,以及项目模式,可为人类今后建立月球基地提供研究基础和经验。

目前,”嫦娥四号“上搭载的六种生物已经结束了本次科普试验的使命,将被慢慢分解成无害的有机物,永久封存在载荷罐体内部。

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种子在月球上如何唤醒?

棉花发芽突破五大难题

月球上的重力只有地球的六分之一,昼夜间大约有300摄氏度的温差。来自地球的种子要在发射场待两个月,太空飞行需要一个月,种子在路上要怎么保存,到了月球上又要怎么唤醒?

此次试验突破了生物休眠、旅途颠簸、放水控制、密封控制、月面采光五大难题。谢更新介绍,针对长期-57℃低温微弱漏气现象,通过结构分析、密封材料性能优化等多种方法予以解决;为了使科普载荷能够在-60℃到-80℃的温度范围内保持稳定的适宜生物生存的温度,通过20多次热方案设计及优化,最终确定了由半导体制冷器、电加热器、散热片及隔热措施相结合的方式,实现科普载荷内部智能化温度控制。

为了解月球上光合作用情况,通过在罐上开孔用光导管引入日光的方式,让罐内的生物接受照射。并通过多次试验,对导管的方位和角度进行了特别的设计,避免了月尘对光导管的封堵。

对于放水时间的把控,项目设计水仓室携带了一个装有18毫升生物专用水的水袋和电磁泵,并对水管口用新型溶剂封口,确保在月球上才会让水释放到生物舱表面,为生物生长提供水分。

谢更新说,此次试验拿到了大量珍贵的第一手数据,项目团队通过研究生物在月球低重力、强辐射、自然光照条件下动植物的生长发育状态,为人类今后建立月球基地提供研究基础和经验。下一步,项目团队将继续进行研究探索。

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