!阿波罗12号宇航员在月球表面手持土壤容器，另一位宇航员倒映在他的头盔面罩中。图片来源：NASA
日本研究团队仅利用空气、电力以及一个鞋盒大小的装置，在模拟月壤中成功种植了水稻，标志着月球农业梦想的重大进展。
来自东北大学和日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的科学家们构建了一个紧凑型等离子体发生器，可直接从空气中提取氮气，并以近100%的效率将其转化为硝酸盐肥料，功耗不到100瓦。当他们将所得的富硝酸盐水施加到月球风化层模拟物上时，水稻植株的生长明显强于对照组，并在四个月内达到了抽穗期（形成谷粒的第一步）。
这一突破解决了一个根本性问题：覆盖月球表面的灰色尘埃，月球风化层，不含有机物，也几乎没有氮化合物。月球没有大气层，因此农业所需的任何空气都必须来自密封的栖息地，氮气要么从地球运来，要么在月球上就地生产。
“我们的装置可以让未来的月球农民将他们周围已经循环的氮气直接转化为作物所需的肥料，”东北大学首席研究员金子俊郎在伴随2026年5月2日发表在《npj微重力》期刊上这项研究的一份声明中表示。
该等离子体装置的工作原理是将环境空气中的氮气转化为五氧化二氮气体（N2O5）。当这种气体溶解在水中时，会形成硝酸盐，植物生长所需的必需营养素。整个过程仅依靠电力运行，绕过了主导地球肥料生产的化石燃料密集型哈伯-博世法。
驯服敌对的月球尘埃
其益处远不止于氮肥供应。原始月球风化层呈强碱性，pH值为9.09，对大多数植物来说环境恶劣。加入富含硝酸盐的水后，pH值降至适宜植物生长的6.76。这一中和作用释放了化学锁闭在风化层颗粒中的钙、镁和钾离子，使水稻根系能够吸收利用。
与此同时，该处理抑制了通常会损害根系发育和阻碍植物生长的有毒铝离子。综合效应使得三个月内水稻植株明显更强壮，并在第四个月观察到了首次抽穗期。
意想不到的免疫增强
在测试该装置时，研究团队发现了一个意想不到的好处。将五氧化二氮气体直接喷洒到植物叶片上，激活了与抗病性和整体免疫力相关的激素通路。气体暴露还使茎秆更短更结实，抵消了低重力条件下发生的过度伸长（这一问题会使作物在月球环境中头重脚轻、脆弱易折）。
“这对于在太空环境的低重力条件下管理作物结构可能至关重要，”金子指出。
地球上的应用前景
由于肥料生产过程完全依靠电力而非化石燃料运行，同样的技术可以为地球上生产氮肥提供一条更清洁、更可持续的途径。通过哈伯-博世法进行的传统氨生产约占全球能源消耗的1%到2%，并在农业碳排放中占据显著份额。
“生产这种肥料的过程完全依靠电力和低功率运行，将固氮过程与化石燃料彻底脱钩，”金子表示。”这使得该技术适用于月球和地球上的可持续作物生产。”
该装置体积小巧、功耗低，并且能够从任何含氮空气中生成肥料，非常适合月球栖息地拥挤、资源受限的条件。随着美国宇航局阿尔忒弥斯计划目标在本十年后期将人类送回月球，以及永久性月球前哨基地的计划在国际上逐渐成形，原位食品生产已成为一项战略优先事项。
正如研究人员所说，这项工作提醒我们，解决在太空生活的实际问题往往最终能让我们学到关于在地球上有用的东西。
Featured image: Apollo 12 astronaut on the lunar surface. Credit: NASA
婷 翻译