3．火星农场——改造火星土壤
《火星救援》中，航天员马克是一位植物学家，他被选中作为航天员登陆火星的原因是为了研究火星引力对植物生长的影响，并筛选可以在火星上存活的植物。
要想种植作物，首先需要培养土壤。火星土壤与地球土壤的物质组成基本相同，但是地球土壤里有微生物群落，某些特定的养分只能通过微生物来提供，而火星土壤中没有微生物。因此，马克带着少量的地球土壤和一把种子登陆火星，希望试验不同比例的火星土壤与地球土壤混合来种植作物。
但是，马克只带了一小盆地球土壤，以及地球上最顽强且最容易种植的作物种子——几种野草和羊齿草，只是为了把它们作为测试作物。
火星上没有有机物和微生物。影片中，马克把所有能找到的有机物收进厨余桶都储存起来。按照之前的任务设计，航天员的粪便经脱水、灭菌后装进密封袋里，再遗弃到火星表面。
但现在，这些粪便将发挥重要作用。马克甚至出舱捡回队友们之前遗留的完全脱水干燥的粪便，虽然这些粪便已经完全不含微生物了，但还有复杂的蛋白质。马克找了一个大容器，加水并加了一点自己的粪便，接种微生物后即可大量繁殖，味道越臭，表示微生物繁殖得越好。（温馨提示：有心理障碍者，观影前请做好心理准备）
仅有粪便作为肥料是不够的。地球土壤中有几十种不同的微生物，而火星土壤中没有。马克在粪便中加入火星土壤铺开，再加入一点地球土壤，让地球土壤中的微生物感染火星土壤，这些微生物至关重要，是作物生长的关键。一周之后，火星土壤就会被改造成充满微生物的地球土壤，支撑作物生长。每周被改造的土壤规模都会增加一倍。
这里我们需要做一个数学题：居住舱地面约有92平米，整个地面都铺上10厘米深的火星土壤，总共需要搬9.2立方米的火星土壤到居住舱里，但实际上每次只能搬动0.1立方米的火星土壤。因此要建设一片92平米的火星土壤，马克需要进出压力舱92次。同时，要改造火星土壤，每立方米就需要40千克的水，建设一片92平米的菜园，需要368千克的水才可以。居住舱里拥有最先进的净水器，人类每天生存需要3千克水，每名航天员有50千克的水循环使用，所以居住舱共有300千克水可供使用。即使把所有水都用上的话，只能灌溉62.5平米的菜园。那么问题来了，怎样才能获得新的水源？被改造的62.5平米的土壤能种出多少食物？能否维持马克的生活呢？别着急，后面继续数学计算。
没有任何微生物的火星土壤
责编：栾雨石
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