事實上，美國宇航局（NASA）目前正在開展一項名為MOXIE（火星氧氣原位資源利用實驗）的研究，同時也已經和國際馬鈴薯研究中心（International Potato Centre，簡IPC，Peru）共同研究在太空中種植土豆的可能性。
專家們從數以千計候選者中挑選出這些土豆，並在地球上尋找和火星類似的嚴酷環境試種，也許未來土豆真的會成為火星殖民基地的主糧。
作為太陽系中除地球外人類探索能夠到達的行星，火星是NASA特別關注的。如果在火星上種植土豆成功，那是火星殖民的重要資源。
自從20世紀60年代發往火星的“水手號”空間探測器，到2018年11月人類第8次登陸火星的“洞察號”，美國NASA已經蒐集了大量關於火星大氣、水文地質、地理環境等詳細資訊，為新一輪火星載人登陸計劃奠定了基礎。
2016年10月，美國前總統奧巴馬（Barack Obama）宣佈，美國政府致力於在2030年將人類送上火星。特朗普（Donald Trump）總統也曾於2017年3月專門簽署法案，為NASA火星計劃今後若干財年撥付鉅款，在10年內專款增加到超過1500億美元，並提出2033年載人登陸火星的目標。
美國私人企業SpaceX（太空探索技術公司）Quattroporte埃隆·馬斯克（Elon Musk）制定了宏偉的火星殖民計劃，與NASA合作用其SpaceX研發的系列技術，到2033年將在火星上建立一個殖民基地。
因此，火星上的糧食自給種植問題已被提上日程。
1976年，NASA的兩艘飛船在火星上著路，“看到”一片荒涼的沒有生命的土地。這顆紅色星球似乎是沐浴在致命的紫外線中的凍結的荒漠。
最近幾年來自火星探測器更多的詳細資料，進一步揭示了一些看起來像洪水衝擊平原和乾涸湖底的地形，甚至還有古海洋的遺蹟。顯然，火星曾經也溫暖溼潤過，與我們的地球沒什麼不同。在遙遠的過去，那裡很可能有過茂盛的植物。
火星表面對於我們熟悉的任何以液態水為源泉的動植物生命來說，都是十分可怕的。
火星的平均溫度只有零下63攝氏度，兩極存在著大量的水冰，冰不可能消融。即使融化了，液體也會很快蒸發，因為火星的大氣僅有地球大氣的6/1000。大氣主要由二氧化碳構成，只有不到0.4%的氧氣。土壤含高氯酸鹽，可以殺死一切植物。
由於大氣稀薄和很弱的磁場，高能太陽風離子和宇宙射線可以直接轟擊大氣層抵達地面，對地面的宇航員會造成傷害。
因此，人們可以在火星上建造一個小型封閉的殖民基地。這樣，大氣壓過低就不是困擾了，而氧氣可以從火星大氣中提取，水可以從土壤（含水率為1.5～3%）中獲得，淨化後就可以用來飲用、種植土豆等。
火星的重力只有地球的2/5，可讓建造工作輕鬆不少。火星上，人們甚至無需調節自己的生活節律，實行8小時工作制，因為火星的自轉週期與地球非常接近。
人類殖民火星首先面臨的是呼吸，獲取氧氣是第一要務。目前，NASA與麻省理工學院（MIT）合作開發一項“MOXIE”火星氧氣原位資源利用試驗。這項技術生產的氧氣可以供給人類呼吸，也可補給探測器返回地球之用。
NASA聲稱，“火星2020”任務中所測試的MOXIE是將來支撐2030年人類探索火星的氧化處理廠的1%規模的模型。MOXIE不僅僅是一個技術演示，還會執行一系列控制引數，探索效能極限。
NASA計劃將MOXIE隨下一代火星車“火星2020號”探測器於今年夏天發射，並於2021年2月降落火星。MOXIE所採用的電化學方法，分解火星大氣中的二氧化碳。MOXIE模擬50個火星日中以22g/hr的速度產生具有99.6%純度的氧氣實驗已經獲得成功。NASA希望釐清這一方法是否可擴大規模，以支撐未來人們在火星上的生活。
回到土豆種植問題上。國際馬鈴薯研究中心（IPC）的專家認為，在火星種植土豆或許是最佳的選擇。作為澱粉類食物，土豆含有大量的碳水化合物，同時也不缺乏蔬菜中的營養成分。土豆種起來也比較容易，直接用土豆塊埋在土中就可以繁殖出新的土豆。
但是，任何作物都無法在火星的露天環境中生長，必須建造一個適宜種植的溫室，把土豆（其他作物也一樣）種在含有水分的被改良的土壤中。
要想在火星上殖民生存，人類需要建立封閉的殖民基地。上世紀末，一個名叫“Synergist（協作者）”的組織在美國亞利桑那州建造了一個大型的封閉基地，用於測試在外太空殖民和耕種的可靠性。
在實業家艾德·巴斯的支援下，協作者組織建起了著名的“生命圈2號”（Biosphere 2）。這是個全封閉的生態實驗基地。生命圈2號，包含了沙漠、雨林等多種陸地生態型別，種植了包括澱粉類植物的多種作物。生命圈完全與外界隔絕，氧氣、水迴圈、食物生產都完全由圈內設施完成。1991年，8名志願者開始了為期兩年的實驗。
隨後的實驗中，預料之外的問題卻時有發生。例如，由於室內溫度和溼度過高，雨林類植物瘋長，很快擊敗了其他的植物。第一年，試驗者沒能種出足夠的糧食，導致他們的體重明顯下降，好在第二年他們多產出了一噸糧食，才恢復正常體重。
還有，遇到的最嚴重的挑戰是氧氣的缺失。在生命圈2號中，雖然種植了大量的植物，但氧氣含量並不如想象中穩定，而是逐漸減少，原因是二氧化碳的複雜迴圈過程。植物的光合作用將二氧化碳轉化為碳水化合物，並釋放氧氣。
另外，二氧化碳還可以與岩石、建築物混凝土發生碳化反應，二氧化碳與其中的鈣結合成碳酸鈣而被固定在岩石中，消耗掉了一部分的二氧化碳，但此過程中沒有釋放氧氣，碳迴圈平衡被打破了。
1995年第一期實驗結束時，經測評認為，生命圈2號實驗未達到原先設計的預定目標。第二期實驗在開始後不久被迫終止。
從今天看來，生命圈2號並非完全失敗。它確實教給我們很多的知識。比如，殖民火星，對火星基地的地球化改造十分關鍵。首先，生態系統是非常複雜而多變的，即使精心設計出的平衡也很容易在大環境（如溫度）的變化下迅速被打破。其次，生命圈2號的氧氣缺失說明了地層物質和大氣複雜的相互作用，這是人們之前所忽視的。
專家認為，未來火星上的殖民環境不應該依賴初始的精細調節，而應有足夠的能力維持動態平衡，不受突發事件影響。在火星上種植土豆成功的可能性很大，但應考慮種植物種的多樣性，使得殖民基地內的生態迴圈系統能夠達到一個動態平衡。
如果SpaceX最終真的要在火星上建立殖民基地，其大規模生命維持系統中種植物種多樣性的平衡實驗，應放在和飛船設計同等重要的地位上。
事實上，美國宇航局（NASA）目前正在開展一項名為MOXIE（火星氧氣原位資源利用實驗）的研究，同時也已經和國際馬鈴薯研究中心（International Potato Centre，簡IPC，Peru）共同研究在太空中種植土豆的可能性。
專家們從數以千計候選者中挑選出這些土豆，並在地球上尋找和火星類似的嚴酷環境試種，也許未來土豆真的會成為火星殖民基地的主糧。
作為太陽系中除地球外人類探索能夠到達的行星，火星是NASA特別關注的。如果在火星上種植土豆成功，那是火星殖民的重要資源。
一、為何要在火星上種植土豆自從20世紀60年代發往火星的“水手號”空間探測器，到2018年11月人類第8次登陸火星的“洞察號”，美國NASA已經蒐集了大量關於火星大氣、水文地質、地理環境等詳細資訊，為新一輪火星載人登陸計劃奠定了基礎。
2016年10月，美國前總統奧巴馬（Barack Obama）宣佈，美國政府致力於在2030年將人類送上火星。特朗普（Donald Trump）總統也曾於2017年3月專門簽署法案，為NASA火星計劃今後若干財年撥付鉅款，在10年內專款增加到超過1500億美元，並提出2033年載人登陸火星的目標。
美國私人企業SpaceX（太空探索技術公司）Quattroporte埃隆·馬斯克（Elon Musk）制定了宏偉的火星殖民計劃，與NASA合作用其SpaceX研發的系列技術，到2033年將在火星上建立一個殖民基地。
因此，火星上的糧食自給種植問題已被提上日程。
二、火星的自然條件如何1976年，NASA的兩艘飛船在火星上著路，“看到”一片荒涼的沒有生命的土地。這顆紅色星球似乎是沐浴在致命的紫外線中的凍結的荒漠。
最近幾年來自火星探測器更多的詳細資料，進一步揭示了一些看起來像洪水衝擊平原和乾涸湖底的地形，甚至還有古海洋的遺蹟。顯然，火星曾經也溫暖溼潤過，與我們的地球沒什麼不同。在遙遠的過去，那裡很可能有過茂盛的植物。
火星表面對於我們熟悉的任何以液態水為源泉的動植物生命來說，都是十分可怕的。
火星的平均溫度只有零下63攝氏度，兩極存在著大量的水冰，冰不可能消融。即使融化了，液體也會很快蒸發，因為火星的大氣僅有地球大氣的6/1000。大氣主要由二氧化碳構成，只有不到0.4%的氧氣。土壤含高氯酸鹽，可以殺死一切植物。
由於大氣稀薄和很弱的磁場，高能太陽風離子和宇宙射線可以直接轟擊大氣層抵達地面，對地面的宇航員會造成傷害。
因此，人們可以在火星上建造一個小型封閉的殖民基地。這樣，大氣壓過低就不是困擾了，而氧氣可以從火星大氣中提取，水可以從土壤（含水率為1.5～3%）中獲得，淨化後就可以用來飲用、種植土豆等。
火星的重力只有地球的2/5，可讓建造工作輕鬆不少。火星上，人們甚至無需調節自己的生活節律，實行8小時工作制，因為火星的自轉週期與地球非常接近。
三、“MOXIE”與“生命圈2號”實驗人類殖民火星首先面臨的是呼吸，獲取氧氣是第一要務。目前，NASA與麻省理工學院（MIT）合作開發一項“MOXIE”火星氧氣原位資源利用試驗。這項技術生產的氧氣可以供給人類呼吸，也可補給探測器返回地球之用。
NASA聲稱，“火星2020”任務中所測試的MOXIE是將來支撐2030年人類探索火星的氧化處理廠的1%規模的模型。MOXIE不僅僅是一個技術演示，還會執行一系列控制引數，探索效能極限。
NASA計劃將MOXIE隨下一代火星車“火星2020號”探測器於今年夏天發射，並於2021年2月降落火星。MOXIE所採用的電化學方法，分解火星大氣中的二氧化碳。MOXIE模擬50個火星日中以22g/hr的速度產生具有99.6%純度的氧氣實驗已經獲得成功。NASA希望釐清這一方法是否可擴大規模，以支撐未來人們在火星上的生活。
回到土豆種植問題上。國際馬鈴薯研究中心（IPC）的專家認為，在火星種植土豆或許是最佳的選擇。作為澱粉類食物，土豆含有大量的碳水化合物，同時也不缺乏蔬菜中的營養成分。土豆種起來也比較容易，直接用土豆塊埋在土中就可以繁殖出新的土豆。
但是，任何作物都無法在火星的露天環境中生長，必須建造一個適宜種植的溫室，把土豆（其他作物也一樣）種在含有水分的被改良的土壤中。
要想在火星上殖民生存，人類需要建立封閉的殖民基地。上世紀末，一個名叫“Synergist（協作者）”的組織在美國亞利桑那州建造了一個大型的封閉基地，用於測試在外太空殖民和耕種的可靠性。
在實業家艾德·巴斯的支援下，協作者組織建起了著名的“生命圈2號”（Biosphere 2）。這是個全封閉的生態實驗基地。生命圈2號，包含了沙漠、雨林等多種陸地生態型別，種植了包括澱粉類植物的多種作物。生命圈完全與外界隔絕，氧氣、水迴圈、食物生產都完全由圈內設施完成。1991年，8名志願者開始了為期兩年的實驗。
隨後的實驗中，預料之外的問題卻時有發生。例如，由於室內溫度和溼度過高，雨林類植物瘋長，很快擊敗了其他的植物。第一年，試驗者沒能種出足夠的糧食，導致他們的體重明顯下降，好在第二年他們多產出了一噸糧食，才恢復正常體重。
還有，遇到的最嚴重的挑戰是氧氣的缺失。在生命圈2號中，雖然種植了大量的植物，但氧氣含量並不如想象中穩定，而是逐漸減少，原因是二氧化碳的複雜迴圈過程。植物的光合作用將二氧化碳轉化為碳水化合物，並釋放氧氣。
另外，二氧化碳還可以與岩石、建築物混凝土發生碳化反應，二氧化碳與其中的鈣結合成碳酸鈣而被固定在岩石中，消耗掉了一部分的二氧化碳，但此過程中沒有釋放氧氣，碳迴圈平衡被打破了。
1995年第一期實驗結束時，經測評認為，生命圈2號實驗未達到原先設計的預定目標。第二期實驗在開始後不久被迫終止。
四、未來的期待從今天看來，生命圈2號並非完全失敗。它確實教給我們很多的知識。比如，殖民火星，對火星基地的地球化改造十分關鍵。首先，生態系統是非常複雜而多變的，即使精心設計出的平衡也很容易在大環境（如溫度）的變化下迅速被打破。其次，生命圈2號的氧氣缺失說明了地層物質和大氣複雜的相互作用，這是人們之前所忽視的。
專家認為，未來火星上的殖民環境不應該依賴初始的精細調節，而應有足夠的能力維持動態平衡，不受突發事件影響。在火星上種植土豆成功的可能性很大，但應考慮種植物種的多樣性，使得殖民基地內的生態迴圈系統能夠達到一個動態平衡。
如果SpaceX最終真的要在火星上建立殖民基地，其大規模生命維持系統中種植物種多樣性的平衡實驗，應放在和飛船設計同等重要的地位上。