花园里的植物靠什么生长？除了肥沃的土壤提供必需的矿物质、充足的阳光和雨水交替，还要有忙碌的蜜蜂和蝴蝶来帮助。
但是，如果没有肥沃的土壤，没有阵雨，没有蜜蜂和蝴蝶。而且，阳光要么非常强烈，要么压根就没有阳光，气温骤降，这样的条件下，植物还能生长吗？
其实，在月球或者火星上种草就面临上面这些条件，如果未来我们想移民月球或者火星，就需要解决这个问题——那么，在月球环境下能种植植物吗？现在，发表在《通讯生物学》上的一项新研究提供了初步的答案。
这项研究的科学家利用阿波罗登月计划时从月球三个不同地方带回的月球表土（月壤）样本，培育出了速生植物——拟南芥。
拟南芥
干燥贫瘠的月壤这项研究并不是第一次尝试利用月壤种植植物，却是第一次证明了为什么在月壤中植物不能茁壮成长。
月壤与地球上的土壤存在着显著的差异。首先，它不包含地球土壤特有的有机物质（蠕虫、细菌、腐烂的植物物质），其次，它也没有地球土壤中所固有的水分。
展示中的月壤样本
但它与地球土壤有着相似的矿物质组成成分，因此具备刚才我们说的几个条件里面的一个。那么假如我们能够进一步的解决水、阳光和空气的问题，是不是就可以利用月壤在月球基地内种植植物了！
本次研究就回答了这个问题。试验表明，拟南芥的种子在月壤中的发芽率与地球土壤中的发芽率相同。但是，当地球土壤中的植物继续长出根茎和叶子时，月壤中却出现了幼苗发育不良和根系生长不良等情况。
这项研究的主要目的，是在基因水平上检查植物。这使得科学家们能够识别哪些特定的环境因素对压力产生了最强的遗传反应。他们发现，月壤中的所有幼苗的大部分应激反应来自月壤中的盐、金属和氧气成分的影响，因为这些盐、金属和氧气相比于地球土壤，具有更高的活性。
三个阿波罗带回的月壤样本中的拟南芥种子都受到了不同程度的影响，其中阿波罗11号月壤样本的生长速度最慢。考虑到三种阿波罗月壤的化学和矿物成分非常相似，并且与地球土壤也非常类似，研究人员怀疑营养物质并不是唯一对植物生长起作用的因素。
实验中生长的植物
照片中编号JSC-1A的地球土壤并不普通，而是一种专门为模拟月壤而制备的矿物混合物，并且不含有机物。所使用的主要材料是玄武岩，这与月壤是很像的，另外还含有天然火山玻璃，这类似于月壤中含量丰富的“玻璃状凝集物”——也就是与熔融玻璃混合的小矿物碎片。
科学家们认识到，与地球土壤相比，这些凝集物是阿波罗月壤中幼苗生长不足的重要潜在原因之一，也是三个月壤样本之间生长模式差异的主要原因之一。
凝集物是月壤的一个共同特征，它们是在月球表面受到宇宙辐射、太阳风和微小陨石（也称为空间风化）对月球表面的轰击的过程中逐渐形成的。
因为月球没有大气层来减缓撞击表面的微小陨石的速度，所以这些微小陨石也能以高速撞击月球表面，并在撞击后熔化，然后在撞击点快速冷却。
在上述过程不断地发展中，矿物的小聚集体在玻璃的作用下聚集在一起。它们还含有由太空风化过程形成的微小金属铁颗粒（纳米铁）。
这种铁恰恰就是阿波罗月壤样品中玻璃状凝集物与地球样品中天然火山玻璃之间最大的区别。这也是植物遗传图谱中确认的与金属相关应力的最可能原因。
因此，与JSC-1A中生长的幼苗相比，月壤中存在的凝集物导致幼苗发育不良，尤其是阿波罗-11。月壤样品中凝集物的含量取决于其暴露在月球表面的时间长度，这被叫做月球土壤的“成熟度”。
也就是说，高度成熟的月壤在地表已经存在很长时间了。它们被发现在一些表土最近并没有受到新的撞击的老陨石坑区域，而不够成熟的月壤则出现在比较新的陨石坑区域周围和陡峭的陨石坑斜坡上。
本次试验中，三个阿波罗月壤样品的成熟度是不同的，其中阿波罗11号材料的成熟度最高。它含有最多的纳米铁，并在其遗传图谱中显示出最高的金属相关应力标记。
“新”月壤的重要性这项研究得出结论，较为成熟的月壤与较不成熟月壤相比，更不适合育苗。这是一个重要的结论，因为它表明植物可以在月球基地利用月壤种植。但是基地种植区的位置应该更靠近较不成熟月壤分布的区域。
看到这里大家可能会说，月球上种不种植物跟我有什么关系，花这些钱研究这些用不上的事情，不如用到支援贫困地区，或者建学校和医院来的实在。
但其实，这两件事情都很重要，也并不矛盾。我们需要处理好眼前重要的事，也需要看的更远，开展更为前沿的研究。在本研究中，我们还可以思考，这些种植技术的发展，是否可以应用在地球上呢？所了解到的知识是否可以用于开发更耐旱的作物或者耐受更高水平的金属的植物？
如果月球种植技术能帮助我们把地球变得更绿，环境更美，那也将是一个巨大的成就。
