航空航天工程专业的学生利用黑水虻在模拟火星土壤中种植豌豆植物

一旦我们前往另一个星球，我们将面临下一个挑战——如何生存。埃马纽埃尔·门多萨在高中四年级时开始在父母的车库里解决这个问题。

德克萨斯农工大学航空航天工程专业的学生门多萨说：“我一直对人类太空系统感兴趣，具体来说，我们如何成长或人类如何在长期太空环境中生活。”

这种兴趣始于高中的一个科学项目，测试萝卜是否会在火星风化层(模拟火星土壤)中生长。如今，他的实验室从车库升级为德克萨斯农工大学法医昆虫学调查实验室(FLIES)，在那里，他利用黑水虻在模拟火星土壤中试验种植豌豆。

昆虫：宇航员最好的朋友

在农工大学一年级时，门多萨浏览了农工研究项目的网站，寻找一个本科生研究机会，让他能够将自己对航空航天工程和可持续农业的兴趣结合起来。一个项目引起了他的注意。德州农工大学研究生诺亚·莱姆克在昆虫学教授杰弗里·汤伯林博士的指导下研究黑水虻。

门多萨说：“黑水虻数量不断增加，是因为它们能够分解基本上所有有机物——粪便、动物粪便、有机废物、植物物质——很多通常没用的东西。”

作为消化这种生物物质的副产品，黑水虻幼虫会产生粪便，本质上是昆虫排泄物。

“由于它们的肠道运作方式，它被发现是一种非常好的土壤补充剂，就像植物的肥料一样，”门多萨说。“我看到这个就想，如果你能把它用在植物上，那有什么能阻止你把它用在通常不支持生命的东西上呢?”

从那时起，门多萨就开始使用不同数量的虫粪在火星土壤中试验豌豆植物的生长。他将豌豆植物种植在普通土壤和火星土壤中，并使用0%到100%的虫粪进行实验。

令他惊讶的是，红色的风化层中长出了绿色的豆荚。

扎根红壤

图片来源：德克萨斯A&M大学

门多萨发现，虫粪的含量如果超过50%就会破坏植物的生长能力，但向火星土壤中添加10%的虫粪则是植物生长的最佳量。

“这告诉我们，土壤正在利用粪便。这也表明植物确实从土壤中吸收了一些东西，”他说。“这绝对表明火星风化层并非惰性十足，植物不会生长。这向我们表明，火星风化层具有一定的功能和用途。”

即使粪便含量为0%，他还是看到完全在火星土壤中盆栽的植物开花、豆荚生长。

“这真的很有趣。这表明植物具有超强的适应力。它们可以学会在最恶劣的条件下茁壮成长，我们可以利用现有资源和现有物种做很多事情，”他说。“我们可以做很多事情来让这些环境变得更有利。”

门多萨在华盛顿特区举行的2023年美国昆虫学会会议上介绍了他的研究成果

提前计划

门多萨除了主修航空航天工程外，还辅修农业系统管理和数学。他希望自己的教育背景和兴趣爱好能引领他走在可持续农业的前沿——无论是太空还是地球。

门多萨说：“从不一定与太空相关的长期工作来看，我们需要找到额外的土壤补充物来在地球上种植农作物，以继续实现农业可持续发展。”

“我们需要有选择地在以前从未种植过的环境中种植农作物，我认为这就是这项技术的意义所在，因为火星的风化层是最难处理的。如果你能掌握这一点，那么我认为你可以逆向而行，开发出适合在地球上种植农作物的新型农业技术。”

如今，他已进入实验的第二年，重点研究土壤分析和植物质量分析。每栽种一盆豌豆，他都会收集与农业、昆虫学和航天工程相关的数据。

“我希望专注于生命支持和食品科学方面，以支持宇航员开展他们的工作。我想建立一个系统，证明这在零重力条件下是可能的，”门多萨说。

在开始建立这个系统之前，他会继续培育植物并收集数据，以了解苍蝇幼虫如何成为人类生存的黄金门票。