从极地到星空探索那一抹绿色

文│本刊记者 刘晓芹

2月8日，国家海洋局宣布，我国南极泰山站正式建成开站。这是我国在南极建设的第四个科学考察站（以下简称“科考站”）。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平向泰山站致信祝贺。习近平在贺信中说，极地科学考察，是人类探索自然奥秘、探求新的发展空间的重要领域，是一项功在当代、利在千秋的事业。中国南极泰山站和已经建成的中国南极长城站、中国南极中山站、中国南极昆仑站、中国北极黄河站，既是我国极地工作者开展科学考察的平台，又是我国对外科学交流的重要窗口。

据了解，目前大约有30个国家在南极大陆上设有科考站，这些国家都是《南极条约》的签约国。《南极条约》把南极地区确定为科学保护区，是人类探索极地秘密和研究自然科学的胜地，甚至成为了人类踏出地球，实现伟大梦想的阶梯。

回眸：飘扬在极地上的五星红旗

从1983年中国正式加入《南极条约》到现在，中国极地科考之路行走了30多年，回顾30多年来的风雪路程，那些令中国人民自豪和激动的时刻仍然记忆犹新。

1984年11月19日，中国派出第一支南极考察队从上海搭乘我国自行制造的远洋考察船“向阳红10号”和海军打捞救生船“J121”开始了开创历史的远航。1985年2月20日，在南极洲乔治王岛上树起了第一面鲜红的中华人民共和国国旗，中国第一座南极科学考察站——长城站落成，结束了中国在南极没有考察站的历史，并且实现了当年建站当年越冬考察的壮举。历隔四年后，中国第二座南极科考站——中山站建成，此后，中山站历经多次改造扩建，成为中国在南极重要的科研和后勤支撑基地。

被誉为“中国红灯笼”的南极泰山科考站。

1997年～1999年，这三年是我国开启极地科学考察的重要阶段，科考队第一次从南极带回陨石样品并且中国首次对北极进行了科学考察。

2005年1月18日，中国南极内陆冰盖昆仑科考队确认找到南极内陆冰盖的最高点，这是人类首次登上南极内陆冰盖最高点。2009年1月27日，中国第三个南极科考站——昆仑站落成。昆仑站建设在南极内陆最高点冰穹A地区，也是中国第一个南极内陆科考站。

南极科考站的成功落成为我国极地建设累积了丰富的经验，2004年7月28日，中国首个北极科考站——黄河站建成，黄河站位于挪威斯匹次卑尔根群岛的新奥尔松地区，是北极地区的第8座国家科学考察站，重点开展极区高空大气物理、冰川海洋、生物生态、气象地质等学科的观测和研究，目前已获得许多具有国际先进水平的成果，也为中国日后加入北极理事会奠定了良好的基础。

2013年5月15日，中国成为北极理事会的正式观察员。中国极地科学家王自磐在接受《扬子晚报》记者采访时说，在“十二五”期间，中国将在南极新建1～2个南极科考站、建设科考站还将建新的航空网、建一艘新的极地科考船。这艘由国内外联合设计、国内建造的极地科考船，最快将于2014年下水。有别于“雪龙号”的“半路出家”(由极地运输船改造而成)，新船“天生”就具备了强大的破冰能力和科考能力，排水量将达8000吨级，船上将装备直升机；进入冰区还能原地“立定”。“建新站，建新船，建航空网，在国家加大极地科考的力量投入以后，中国的极地科考实力正在大幅度提高，中国正从极地大国向极地强国转型。”

2014年2月8日，南极真的增添了一位新成员，即中国第4座南极科考站——泰山站建成并投入使用。

近日，国家海洋局极地考察办公室主任曲探宙在接受媒体采访时说，我国还将建立第5座南极常年考察站。该站将建在南极罗斯海附近的维多利亚区域，建成后，不仅可支持南极大陆冰盖考察，还将对罗斯海海域的海洋调查起到支撑作用。届时，我国南极考察的布局将由线及面，形成网络型立体考察格局，实现中国南极考察由陆地向整个南大洋区域的辐射。

挑战：极地上的星球种植梦

在冰封雪埋的南北两极上不仅仅飘扬着中国五星红旗，还有红白相间的美国旗、加拿大火红枫叶旗、泛斯拉夫色彩俄罗斯旗、意大利三色旗、日本太阳旗……全球近30个国家在极地上建设了科考站，成为了名副其实的“地球村”，各国的科学家们共同探寻极地的奥秘。

南极和北极处于地球的两端，相隔遥远，终年被冰雪覆盖，这里曾经是人类无法企及的禁区，它独特的自然环境和气候条件成为了人类探索秘密和向往征服的胜地。从某种意义上来说，极地是一片尚未被破坏的壮美大陆和海域，里面蕴藏了多类资源和科学秘密，但同样也是一片极端恶劣的土地。以南极为例，有资料显示，南极大陆面积大约相当于北美大陆的2/3，但却有98%的土地为冰雪覆盖，剩下2%的土地被称为“干谷”，极度苍凉，除了地衣和昆虫之外，连最具生命力的杂草都无法生存。不仅如此，南极还是世界上风速最高的地方，有过每小时超300公里的风速记录，是一般飓风速度的两倍！但人类的科学家们和探险家们不会因此停止探索的脚步。

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1911年12月14日，挪威著名极地探险家罗阿德阿蒙森历尽艰辛，闯过难关，终于成为人类第一个登上南极点的人。1957年1月23日，南极第一个科考站——美国阿蒙森-斯科特站建成，海拔在2900米，是世界上最南的站。从此，南极不再是“无人区”，人类踏上了征服极地之路。

随着人类科技的快速发展，人类在极地考察获得了极大的收获，从地质学、物理学、气象学、地球科学、冰川学、生物学和生态环境等方面有了突破性的发现和研究。美国和加拿大的科学家们还利用极地特殊的自然条件模拟建设了“月球温室”和“火星温室”，敲响了实现人类登上月球和火星生活的梦想之门。

北极上的“火星温室”

科技实现梦想。根据媒体报道，2002年，加拿大宇航局人员在北极极地的加拿大迪温岛上建立了“火星温室”，模拟火星的气候和地理状况，种植蔬菜。北极极地气候异常低冷，即使是每年的7月份，气温也在零摄氏度以下，年降水量几乎为零，当地几乎没有植被，地表层被岩石和碎石覆盖，非常荒凉。这种极端的气候以及岩石地表，与火星环境非常相似，因此常被用于试验将来在火星和其他星球上使用的机器人、太空服等技术。

在模拟“火星温室”中，研究人员种植了生菜、萝卜、甜菜等蔬菜品种。负责该项目的加拿大宇航局科学和学术发展部主任、科学家阿莱恩·伯恩斯坦表示，模拟火星温室可以自主独立运行，无需人的干预，这在世界上还属首家。一般的温室不同程度上都需要电力、热量以及人力。那么他们是如何解决植物的生长需求的？

每年夏天，研究人员就会种下一种春季植物和一种秋季作物，温室采用丙烷加热，计算机靠太阳能提供电力，水来自于附近的小溪，部分水是冬季积存下来的，研究人员通过网络摄像机和传感器对作物生长情况实施监测，科学家随时对计算机系统进行更新，根据传感器探测的信息进行调整。

由于电子元器件难以随极地冬季极端寒冷的气温，加拿大研究人员与美国科学家一道，联合开发出了一种新型的“活传感器”，科学家依靠这种植物传感器，可以直接与植物进行“交流”，获知植物是否“饿”了、“渴”了、“热”了或者是“冷”了。这种“活传感器”实际上是一种芥菜类植物，科学家通过基因工程技术，赋予了该植物在“感觉不舒服时”在黑暗中发光的能力。温度偏高和偏低，缺水以及缺少营养剂等都导致这种植物“感觉不舒服”而发光。

南极上的“月球温室”

南极温室的研究为月球温室的研究打下了不错的基础。美国亚利桑那州大学植物学系教授吉恩·吉亚科麦利和他的学生一直致力于月球温室的研究。亚利桑那州大学有一个可控环境农业中心，该中心在南极极地拥有一个以溶液培养为基础的温室基地。

截止至2013年，亚利桑那州大学在南极的温室已经经历了4个年头的测试，在这个地球上最寒冷的地区工作的人们可以吃到新鲜的番茄、胡椒、莴苣、草莓和各种香草。

这一温室每周可以生产27公斤新鲜蔬果，可供在南极进行科考的75位科学家每人每天吃两次沙拉。“这并非科幻小说中的描写。”吉亚科麦利说，“我们目前已经掌握了在其他星球上维持生命的技术。”

据了解，亚利桑那州大学南极圈里的温室基地，占地约300平方英尺，以荧光或日光灯作为光源，每年能产出1万头莴苣，其他的诸如草莓、菠菜之类的作物也会出产一些。这个温室基地不仅可以为科研人员提供蔬菜，同时还为他们提供一个绝佳的修身养性的场所。此外，大棚的1/3将专门辟出作为休息室，在这里，研究人员可以看看绿色，呼吸一下“生命”的气息。

值得一提的是，在南极种植蔬菜可为人类探索火星提供许多借鉴，专家介绍，在地球上，没有其他地方的环境能比南极更像火星了。月球和火星上长期的黑暗和贫瘠的土壤并没有能够阻止园丁们的渴望，他们希望有朝一日能够离开地球去太空的其他地方种植植物。

吉亚科麦利指出，实现在太空种植植物面临许多挑战，最大的挑战就是找到足够的水源来维持一个科考站的永久需要。而太空植物身上也承载着多重任务：消除太空设施空气中的毒素、实现废弃物循环、产生氧气、为未来的粮食种植提供养分、生产出能够食用的蔬果。

探索：中国极地“蔬菜暖房”

我们将目光从加拿大的“火星温室”、从美国的“月球温室”转投到我国的“蔬菜暖房”。

常言道“物以稀为贵”，新鲜的蔬菜，特别是绿叶菜对于在南极科考站的队员们来说是非常珍贵的。供给极地科考队的蔬菜全靠国内的蔬菜种植基地，仅此一条途径。由于蔬菜运输保鲜水平有限，以往在“雪龙”号科考船到达科考站之前，科考队员除土豆、洋葱、萝卜、白菜外基本吃不上新鲜蔬菜，更别说是看到一抹绿色了，为此我国相关研究部门和机构一直在无土栽培上下功夫。

2009年10月20日，中国极地研究中心与浦东新区曹路镇政府签署了“中国极地考察选用蔬菜暨种植基地”协议，除了“上海产”蔬菜跟随“雪龙”号科考船奔赴南极外，“上海产”的蔬菜种子也去了南极接受了无土栽培。据了解，我国已经分别在南极长城站、中山站、昆仑站建有无土栽培蔬菜温室，主要以种植豌豆苗、萝卜苗和荞麦苗等芽菜类为主，由于种植规模较小、种类少、数量少，还不能做到自给自足。

据悉，未来科考站计划建成总面积不少于100m2，具有抵御14级强台风能力（45m/s，基本风荷载1.40kN/m2）的现代化透光型温室，配套加热、通风、加湿、除湿、补光、遮黑保温帘幕、自动灌溉施肥、环境监测及自动控制等系统，确保室内环境达到蔬菜生长需求，从根本上改善蔬菜生产条件；通过选用优质耐低温的蔬菜种类和品种、高产优质高效的无土栽培技术，筛选出适宜的优良蔬菜品种6～10个，建立远程数字化视频监控平台和蔬菜高效节能生产系统，实现叶菜和果菜的周年优质高效生产，蔬菜年产量达到60kg/m2，月产蔬菜达到60kg，让考察队员特别是越冬队员每周都能吃到新鲜蔬菜，吃得营养、吃得科学，部分解决“吃菜难”问题，有效提高考察队员的生活质量。

从某种意义上来说，极地是一片尚未被破坏的壮美大陆和海域，里面蕴藏了多类资源和科学秘密，但同样也是一片极端恶劣的土地。

发展：第三极地“西藏”

除了南极北极外，西藏被称为第三极，是因为世界最高峰珠穆朗玛峰顶峰在中国西藏和尼泊尔国界线上，是地球最高的地方。青藏高原是世界上最高的高原，全球14座8000米以上的山峰中，西藏就有5座。当前，西藏高原是除南极和北极之外，地球上最洁净的环境本底区，大气环境干净透明，各类污染物质的含量与北极地区相当。不同的是，在西藏高原实现种植没有在南北极那么难。

据了解，西藏的耕地面积绝大部分分布在江河干、支流的河谷阶地、山麓斜坡、冲积扇地和湖泊平原一带。土壤类型因分布环境条件不同，在质地上有很大差异，西藏高原有70%的农田在海拔3000～4100米之间，虽然是我国水能资源富集区，但开发利用率低、水源分布不均匀、降水稀少，绝大部分地区年降雨量约在300～600mm。因此，大部分耕地的有机质含量低，即使有少数土地含腐植质较多，亦因温度低，微生物繁殖慢、数量少、分解缓慢，很少被作物所吸收，严重影响了农作物的生长发育，直接影响了农作物增产和农民增收。如何突破这些困境，国家在推动西藏高原地区发展时给予了政策和资金、科学技术上的大力扶持，一批批农业科研人员也远赴西藏开展了大量的、持久性的科研工作。

从1951年西藏和平解放后，党中央派出了第一支农业科学考察队开始，不断引进农业技术和人才，大力开展科学实验，倡导科技兴农。1999年年底，科学技术部农村与社会发展司在北京主持召开了《西藏高原区蔬菜良种及高效种植技术的引进示范》专家论证会，该项目被科技部列为西部开发首选项目。历经多年的推进和发展，如今的西藏高原上也拥有了“西藏江南”、“西藏粮仓”。并且西藏建设了完善的现代农牧业发展体系。

根据资料显示，截止到2013年年底，西藏粮食总产量达96万吨，肉奶产量分别达到32万吨、36万吨，蔬菜、油菜产量分别达到80万吨、7万吨，年牲畜存栏2000万头。农畜产品加工业产值达21亿元，增长了16%；农牧业产业化经营率达36.5%；实现农牧民人均纯收入6520元，增长了14%；西藏全区46.03万户、230万农牧民住上了新居，完成了1000个行政村人居环境建设，农牧民生活环境得到历史性改善。这片世界上的第三极地正在向“高原绿洲”迈进。

畅想：人类移居“新地球”

如今的地球环境已危机四伏，人类生存饱受威胁，移居“新地球”成为了人类的最大梦想。自《南极条约》出台后，各极地签约国都必须遵守着每一条规定，受条约限制以及保护极地生态环境，各国都只能小范围的建设实验基地，开发极地的可能性微乎其微。因此，人类需要寻找“新地球”，比如：“月球”、“火星”或宇宙中的其他行星。

早在几千年前，中国古代的神话“嫦娥奔月”就描绘了人类登月的美妙画卷。如今神话演变成了现实。

1969年7月20日，美国宇航员阿姆斯特朗的左脚踏上了月球，成为人类史上登月第一人，并说出那句举世闻名的宣言：这是一个人的一小步，却是人类的一大步。目前，月球也是唯一一个人类登陆过的地外星球。

2007年10月24日，中国的首颗绕月人造卫星——中国嫦娥一号飞天。三年后，嫦娥二号于2010年10月1日发射，完成了对嫦娥三号落月任务预选着陆区。

2013年12月14日，“嫦娥”怀抱“玉兔”翩跹落月，“嫦娥”身上的五星红旗瞬间点亮了寂寥月宫，这是中国首次实现地外天体软着陆。“嫦娥”落户新家“虹湾”，“玉兔”在月球上漫步，中国人千年之梦得以实现了，这不得不令我们感叹人类科技的神力，我们不难想象人类登月以后的梦境。说不定有一天，人类利用高科技对月球进行改造，种上花草树木，养殖上猪狗牛羊，有蔬菜水果，还有大米……这些是否能够实现呢？

在本文中已介绍了在南北两极的“星球温室”，它们的建设和实验正是在为实现“星球生活”梦而努力，这些都是人类科学家们智慧的结晶，而通往梦想的路是不规则的，因此，无论选择哪条路径，只要实现梦想就是最终的胜利者。

根据媒体报道，近日，美国宇航局传出2015年“月球绿洲”计划，带着植物去月球。而我国在近20年的研究中，已经完成了人和植物封闭共存的部分自给自足小型实验，2013年12月18日，一直隐藏在中国地面的“月宫一号”向世界揭开了它的神秘面纱。据了解，在宽阔的“月宫一号”内种有蔬菜，还将有粮食和水果，将满足实验人员的全部气体、水和食物的需要。小麦、水稻、大豆、花生、甜椒、胡萝卜、西红柿、芫荽等十余种蔬菜粮食也已经通过了模拟环境的考验，等待着在月球生长的那一天。

我们共同畅想，在不久的将来，中国不仅在南北两极上建有科考站，月球、火星上建的更多，让科技为我们插上梦的翅膀，奔赴月球与“玉兔”一起品月喝茶，一起在浩瀚的星空里数“星星”......