[USA]中国科学家打算染绿火星

时间:2021-12-28 14:57:21   热度:37.1℃   作者:网络

橘红色星球上的荒凉大地给了刘永定一个梦:用藻改造火星,让它变成绿色,适宜人类生存。武汉科学家、中国藻类学会理事长刘永定坚信,早期的地球之所以变成今天的绿色星球,藻起了至关重要的作用,反过来,藻一定可以改变火星。

北京时间2021年12月10日,在昆明市滇池高原湖泊研究院刘永定院士工作站,从事了40多年藻类研究的刘永定说,把藻送上火星是他最后的梦想,火星地球化(即将火星改造成适合地球生命栖息的星球)应该是21世纪人类最伟大的冒险和挑战。

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12月10日,滇池生态系统观测站,刘永定(左一)与研究人员一起探讨进一步提升水质的问题。提取滇池水样。记者刘斌 摄

4次模拟火星环境试验种藻

今年9月中旬,一颗硕大的氦气球从柴达木盆地大柴旦上空徐徐升起,吊篮中放置的数十个铝合金盒子中装着两种荒漠藻——拟甲色球藻和念珠藻。氦气球将这两种荒漠藻送上3万米高空的地球临近空间。

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今年9月在柴达木盆地大柴旦放飞氦气球进行荒漠藻火星环境试验。张庆 摄

氦气球是天亮前放飞的,确保正午前到达临近空间——这里温度为零下30多摄氏度,紫外线强烈,氧气稀薄,与火星环境极为相似。

此次试验持续了7个小时,结果表明,在临近空间停留4小时的两种荒漠藻全部存活,地面的中国科学院水生生物研究所(以下简称“中科院水生所”)王高鸿博士第一时间将结果告诉了远在武汉的中国藻类学会理事长、中科院水生所研究员刘永定。

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氦气球上搭载的荒漠藻。张庆 摄

“我们离刘老师的设想越来越近了。”王高鸿说,为了证明藻类能够在火星上存活,刘永定带领团队先后进行了4次类火星环境荒漠藻耐受试验。

“目前只能说是存活,而不是生长繁衍。”王高鸿说,4次试验都说明藻的生命力顽强,作为模拟火星环境的试验,荒漠藻能否在火星表面繁衍生长还需要进一步试验。

“火星的磁场消失,导致环境恶性循环,而地球诞生之初同样环境恶劣,但藻类的出现逐渐改良了地球环境。”在刘永定看来,藻类对物种起源和生命演化发挥了重要作用;火星上的环境特点与早期地球陆地极为接近,人类探索火星,藻类植物或许能帮上大忙。

藻是大约35亿年前出现在地球上的,就拿古老的蓝藻来说,它是光合自养生物,利用阳光、水、氮、磷和其他营养物质进行光合作用,将二氧化碳同化为有机碳化合物,并且释放出氧气。“太空中是强辐射、微重力、亚磁环境、无水而且骤冷骤热,藻类在地面50%会自然变异,遗传的变异性与保守性同时存在,空间环境会影响生命的过程,有些可以修复有些难以修复。”刘永定说,高空环境与藻类的变异有多大关联仍需要进一步研究。

治理滇池感受藻的顽强生命力

今年78岁的刘永定从事藻类研究已有40余年。1979年,刘永定考上了中科院水生所的研究生,师从后来成为院士(学部委员)的中国著名藻类专家黎尚豪。刘永定自此与藻结缘一生,被学界称为“藻王”。

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12月8日,洱海西湖幸福闸藻水分离站,刘永定(右)认真观察工作人员取来的藻水分离处理前、后两杯水样。记者刘斌 摄

20世纪90年代末,世界园艺博览会要在云南昆明举办,滇池的水葫芦、蓝藻水华比较严重,导致滇池水质恶化到劣V类。如何让滇池水质尽快好起来,中科院把这项艰巨任务交给了位于武汉的中科院水生所。1995年,51岁的刘永定“挂帅出征”,担任滇池治污和控藻的首席科学家。

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滇池治理多措并举,经过多年控藻,水质明显提升,在滇池大泊口水域,监测水质的海菜花生长旺盛。记者刘斌 摄

藻类的顽强生命力给了刘永定深刻印象。在滇池控藻的过程中他突发奇想,在水中,藻类的强大繁衍力和蔓延力是危害,若是在沙漠中呢?

很快,刘永定在沙漠中发现一种荒漠藻,它们不怕晒不怕冻,耐旱耐高温,还抗紫外线辐射。只要有一点水,荒漠藻就能生长,在沙面上逐渐形成一层结皮,有神奇的固沙效果。这种结皮富含有机质和营养成分,能够加速土壤的形成。

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12月10日,昆明滇池,采用水动力除藻器、藻水分离船进行绿色治藻。记者刘斌 摄

沙漠“播藻”突发奇想

——用荒漠藻改造火星

2001年起,刘永定带领中科院水生所团队在内蒙古库布齐沙漠中“播藻”,效果明显,并在乌兰布和沙漠、毛乌素沙地等地推广开来,目前数万亩沙漠已经被荒漠藻染绿。

2005年,刘永定在上海参加学术论坛时,看到火星上的大幅照片,联想到自己在库布齐沙漠的治理试验,“能不能将藻类移植到火星上去呢?用荒漠藻结皮技术改造火星。”刘永定觉得,藻类自身可以进行光合作用,将大自然的二氧化碳和水合成有机物;在合成的过程中,大多数植物需要氮肥,而一些藻类则不需要,它自己可以固氮,生物学中称为“全自养”。“要在外星球创造一个人居环境,火星是一个很好的尝试点。”刘永定说。

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12月10日,滇池生态系统观测站,刘永定与研究人员一起探讨进一步提升水质的问题。记者刘斌 摄

其实,刘永定几十年前就开始把探索的目光转移到了外太空。1987年,从德国留学回国的刘永定接到了一项重要任务:开展空间生物学研究,探索利用藻类帮助宇航员在太空长期生存。

这些年来,刘永定带领团队先后参与6次返回式卫星试验和2次神舟飞船试验,研究在太空微重力、强辐射、极端温度等不利条件下,通过生物的手段建立生命保障系统。试验中,他们通过人工培育藻类植物,保证了螺蛳等小动物在太空中存活,为中国载人航天的相关探索提供了重要理论支持。

正因为在空间领域的巨大贡献,藻类专家刘永定当选国际宇航科学院院士,这也更加坚定了他用藻类改造火星环境的梦想。

期待能早日把藻送上火星

13年前刘永定办理了退休手续,退休后他没有一天是闲着的。滇池从“泪珠”到“明珠”,刘永定默默付出了26年。随着滇池水质的趋稳向好,他将忙碌的脚步移向洱海、异龙湖……云南的高原湖泊他总是放心不下,每年有一半时间在云南度过。

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12月8日,刘永定与研究人员一起观察洱海甘家村采用“光催化介导”水生态修复情况。记者刘斌 摄

“刘老师对洱海贡献巨大。”上个月退休的大理州洱海湖泊研究院负责人卫志宏感慨。在卫志宏的印象中,刘永定干起工作很拼,一个电话他就来了,每天忙碌十五六个小时,也不午休,困了只在车上打个瞌睡。

如今已有15名技术骨干的大理州洱海湖泊研究院,正是在刘永定的帮助下建立起来的。经过系统治理,洱海水质近10年都维持在Ⅱ类和Ⅲ类水质之间,其中一年中多数月份为Ⅱ类水质。

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12月8日,洱海西湖幸福闸藻水分离站,分离出的藻泥可制成有机肥料。记者刘斌 摄

在烟波浩渺的滇池边,刘永定经常抬头凝望,深邃的天空有他的另一个梦想。藻把他与太空紧紧相连,他时刻关注着那颗橘红色的火星。

今年8月,美国国家航空航天局(NASA)正式向社会公开招募火星体验者,在航天中心内建造的模拟火星基地内居住一年,为将来人类登陆火星长期生活积累经验。这一消息同样引起刘永定的关注——“我们不能落后,藻的火星试验还要加快。”

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12月10日,昆明滇池,拦藻浮坝有效拦阻藻类,实施分区治理。记者刘斌 摄

首次火星探测任务科学目标先期研究团队成员、中国地质大学(武汉)肖龙教授对刘永定研究员用藻改造火星的设想很认同,觉得理论上可行。肖龙认为,目前刘永定团队试验外太空强辐射对藻的影响很有必要,将来火星生物试验能不能带藻类生物上火星,这一点很关键。

“火星环境恶劣,而藻类的繁殖力很强,是一种优势。另外火星上主要是二氧化碳,氧气很少,藻会消耗二氧化碳产生氧气为其他生物提供生存机会。”肖龙说。

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12月8日,洱海甘家村采用“光催化介导”水生态修复技术治理水质。记者刘斌 摄

藻登陆火星后该如何生存?王高鸿解释,荒漠藻生命力顽强,种类繁多,有成百上千种,要是有一种可以在火星上合适的环境里生长发育,可以说染绿火星的梦就成了。

“把藻送上火星,一定是可以期待的,虽然暂时没有实施方案,但不能临渴掘井,做任何事情都要有前瞻性。”幽默风趣的刘永定内心总是忧心忡忡,时刻关注着祝融号火星车的动态,他希望活到中国人登上火星的那一天,能用藻染绿火星。他说:“地球是人类的摇篮,但不能永远待在摇篮里,应该走出去。”

来源:见配图水印

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