人類在月球或火星上建立可持續居住的夢想，長久以來根植於科幻小說之中，但將其變為現實的過程卻複雜無比。全球的研究人員正逐步克服一個又一個障礙，尋求可行的解決方案。最近，一組來自不同大學的研究團隊聚焦於如何將貧瘠的外星表面轉化為肥沃的農田。他們希望通過將回收的人類廢物與模擬的太空土壤相結合，為未來的月球和火星殖民地創造可持續的農業。
這項研究的核心在於，從本來無法支持植物生長的惰性礦物中提取硫、鈣和鎂等植物所需的關鍵營養素。研究的第一作者哈里森·科克（Harrison Coker）表示：「在月球和火星的前哨站，生物有機廢物將是生成健康和高產土壤的關鍵。」他補充道，通過與有機廢物流結合，模擬的月球和火星土壤經過風化後，可以從表面礦物中收穫許多必需的植物營養素。
為了讓殖民地實現自給自足，無法依賴地球的持續補給任務。雖然冷凍乾燥食品可以維持幾個月，但卻無法支持長期的任務。然而，這些天體的表面由於被稱為「月壤」的灰塵和岩石物質組成，無法支持植物生命。在這項新努力中，目標是利用回收的植物和人類廢物來生產所需的肥料，將這些貧瘠的天體表面轉變為生產性農田。
這一概念與一部受歡迎的科幻小說及其改編電影《火星救援》（The Martian）的情節相似。在該影片中，一名被困的植物學家成功地將不適宜的月壤轉化為可用的生長介質，並用同伴留下的廢物進行施肥。研究人員現在正在測試這一虛構生存策略的科學可行性，探索如何利用來自地球的回收廢物在月球和火星上培育作物。
為了測試這一農業策略，NASA的研究人員在甘迺迪太空中心開發了生物再生生命支持系統（BLiSS）。BLiSS利用生物反應器和過濾器將合成廢水轉化為富含營養的溶液。在一個受控實驗中，研究團隊將這種廢水與模擬的月球和火星土壤結合，並攪拌混合物24小時，以觀察化學反應如何將貧瘠的月壤轉變為植物生長的可行介質。
實驗結果顯示，使用BLiSS廢水處理模擬的月球和火星土壤，有效地從原始礦物中提取了必需的植物營養素，如硫、鈣和鎂。此外，顯微鏡分析顯示，這一過程實際上風化了鋒利且具有侵蝕性的月壤顆粒，創造出更平滑、更類似土壤的結構。這些化學和物理變化表明，回收的廢物可能將敵對的天體塵埃轉變為植物生命的滋養環境。
這項研究為外星農業提供了基礎性的藍圖。當然，挑戰依然存在。真實的月球和火星月壤與地球基礎的模擬材料有所不同，因此需要進一步對真實的月球和火星材料進行測試。儘管如此，這項研究對於廢物轉化為肥料的循環提供了深刻的見解，這一過程對於未來深空人類殖民地的長期生存和可持續性至關重要。該研究已發表在《ACS Earth and Space Chemistry》期刊上。
