德克萨斯农工大学的负责人哈里森·科克在声明中指出：“在月球和火星前哨站，有机废弃物将成为生成健康、高产土壤的关键。通过用有机废弃物处理月球和火星的模拟风化层，我们发现许多植物所需的关键养分可以从这些地表矿物中释放出来。”

这一理念让人想起《火星救援》小说和电影中宇航员马克·沃特尼的行为，他利用自己的排泄物来肥沃火星土壤，种植作物以维持生存。如果人类希望在月球或火星建立永久基地，就必须学会依靠当地资源生存，尤其是在火星上，地球供应无法频繁到达，航行成本极高，肥料和食物无法依赖地球定期运输。

目前，月球和火星的表层并不是真正意义上的土壤，而是风化层。这种风化层主要由无机矿物组成，虽然含有一定养分，但大多数封闭在矿物结构中，对生命不可直接利用。科学家长期在探索如何使这些养分变得可获取，并尝试将风化层转化为更接近地球土壤的状态。

过去，科学家们尝试了热处理、水培、离子液体和电解氧化等方法，这些技术可以在地球上处理废水污染物，也能部分释放风化层中的养分，但这些方法往往需要额外化学物质、能源和技术支持，并且需要不断补充新鲜养分，成本非常高昂。因此，科克团队寻找另一种方案：利用现有星球资源生成土壤，不依赖地球输入。

这个方案的核心材料就是风化层和宇航员产生的人类排泄物。科克与同校的朱莉·豪及NASA肯尼迪航天中心科学家合作，使用一种名为有机处理组件（OPA）的生物再生生命支持系统原型（BLiSS）。OPA系统包括生物反应器和过滤装置，模拟污水进入系统后，经过处理最终以营养丰富且去除毒素的排放物形式输出。

在实验中，研究人员使用了模拟月球和火星风化层，因为地球上没有真正的火星风化层，而月球样本数量极少且珍贵。科克团队将OPA产生的处理水与模拟风化层结合，并在摇床中浸泡24小时，使风化层发生“风化”反应。实验结果显示，月球风化层模拟物释放了大量硫、钙和镁，而火星模拟物则释放了这些元素以及钠，这些养分可以被植物吸收并用于生长。

显微观察发现，摇床中的风化层颗粒表面出现微小坑洞，火星颗粒还覆盖了纳米粒子，这一现象标志着向更接近土壤的材料迈出重要一步。虽然实验中吸附的养分有限，植物仍需更多的铁、锌、铜等必需元素，但这些结果表明，通过排泄物和微生物处理，可以部分释放风化层养分，使植物获得所需营养。

然而，BLiSS系统尚未完全高效，实验使用的模拟物质仅与真实风化层相似，真实环境可能表现不同，因此仍需更多研究。已有研究显示，经过处理的月球风化层能促进作物生长，而火星风化层则表现较差，部分原因是其质地致密，阻碍氧气到达植物根部，并含有高氯酸盐，这是一种强氧化剂。印度航天研究组织的科学家也探索了通过特定细菌生成结合剂，将火星风化层颗粒固定成砖块材料，以用于建造栖息地，但高氯酸盐毒性限制了菌株选择。

同样的方法也被用于月球风化层，但发现通过烧结生成的砖块虽坚固，却容易开裂。研究人员提出，将巴氏菌生成的材料作为密封剂填补裂缝，可以提高砖块耐用性。这些实验表明，如果人类要在月球或火星上生活，完全依赖当地资源生成土壤、建造栖息地和种植作物是可行的。

随着研究的不断推进，利用风化层和有机废弃物生成可耕种土壤，将使外星前哨更接近自给自足，也赋予“靠土地生活”这一概念全新的意义，为未来的星际定居提供了可行路径。

本文译自：space，由olaola编辑发布

封面图片：unsplash

火星救援生存启示：宇航员废物如何助力红色星球定居最先出现在咕咕猫。

来自意大利和瑞士的科学家利用三颗卫星的数据，锁定了科普雷特峡谷——太阳系最大峡谷网络瓦列斯·马里内里斯的一部分。卫星图像显示，峡谷中有扇形沉积物，其形态与地球上河流汇入静水时形成的三角洲非常相似。

伯尔尼大学地貌学家弗里茨·施卢内格指出：“这些三角洲结构就是河流汇入海洋时形成的，正如地球上的实例一样。”他强调，这些结构清晰地标示出河流与海洋的交汇位置。

根据火星表面参考层测量，这些三角洲位于海拔约3,650至3,750米（约11,975至12,300英尺），比瓦列斯马里内里斯最深处高出约1,000米。这意味着，火星曾经的海洋面积大致相当于地球上的北冰洋。

伯尔尼大学地质学家伊格纳修斯·阿尔加德斯蒂亚表示：“这些证据表明，火星曾经存在过迄今为止最深、最大的前海洋，横跨北半球。”

研究团队估算，这些沉积物大约形成于30亿年前，是火星表面水资源最丰富的时期。这一发现比之前对火星海洋存在时期的估计晚了几亿年。

越来越多的证据显示，尽管今天火星干燥荒凉，但它曾经可能拥有郁郁葱葱、潜在宜居的环境。由于地球生命出现得相对较快，火星在古代也有可能短暂孕育过早期生命。

研究人员认为，这些古代海岸线可能是寻找火星早期生命痕迹的最佳地点之一。

来源：sciencealert（编译 / 整理：olaola）

证据显示火星曾拥有广阔海洋与三角洲河流最先出现在咕咕猫。

关键原因来自火星环境本身。火星表面的尘埃极其丰富，风暴频发，沙粒和尘埃在强风中持续碰撞、摩擦，这会让粒子互相“蹭”出电荷。随着电荷不断积累，最终就会以放电的方式释放出来——就像缩小版本的闪电。

在太阳系中，除了地球以外，过去只有土星和木星被确认存在闪电。而现在，火星成为第四个拥有电活动的星球。

🔍 两年录音揭开谜底：毅力号捕捉到电放电声音

科学团队分析了 NASA“毅力号”火星车两年间录下的 28 小时麦克风数据。这些音频中出现特殊的电磁信号，与地球上的摩擦电活动极为相似。

研究人员共识别出：

• 55 次电活动事件
• 99% 发生在风力最强的时段

这种规律性强烈暗示：风是火星电荷形成的核心驱动力。

研究合著者奇德表示：“火星稀薄的二氧化碳大气让电放电更容易发生。一个小小的电荷，在地球上可能什么都不会发生，但在火星却能轻松激发火花。”

更重要的是，毅力号所在的杰泽罗陨石坑只是电活动偏弱的地区。根据以往观测，火星其他区域可能有 20 倍以上 的尘魔（小型旋风）活动，意味着那里出现闪电式电放电的频率可能更高。

⚠️ 火星电活动：影响未来探索和设备安全

火星上的电现象不仅是科学发现，对未来火星探测也极具意义：

1）可能改变火星表面化学

电放电会产生高能化学环境，例如：

• 增强氧化性
• 破坏或改变有机分子
• 影响生命痕迹的保存

这可能直接影响未来寻找生命迹象的任务。

2）对硬件构成潜在威胁

研究人员指出，摩擦电放电可能是“隐形杀手”。

普渡大学科学家温斯提到：

“火星的电火花可能比地球更损设备。第一艘登陆火星的航天器——苏联的‘火星3号’，很可能就是在沙尘暴中遭受放电损坏。”

火星3号登陆后仅维持了 15 秒信号，随后永久失联。

🔬 实验室复现火花：进一步验证真实性

研究人员还在实验室中模拟了火星的大气环境，重现了与毅力号麦克风相同的摩擦电放电特征。通过地面复制的“超级摄像机”进行观测，再次确认这些信号不是误判，而是真实的火星现象。

加州大学圣克鲁兹分校的行星科学家尼莫评价道：

“这是首次看到令人信服的火星电活动证据。”

他认为，这项成果将推动更多仪器加入未来的火星探测，比如轨道器和地面射电望远镜。

🚀 未来：火星电现象将成为研究重点

研究团队表示，未来可能会部署：

• 专门监测电活动的传感器
• 更精细的火星大气模型
• 长时间、多地点的声音与电磁观测

以便更全面了解火星电放电如何影响环境与潜在的可居住性。

本文译自：scientificamerican .由olaola编辑发布

科学家首次确认，火星也会闪电最先出现在咕咕猫。

最新研究给出了肯定答案。

NASA“毅力号”（Perseverance）探测车在两年时间里利用其 SuperCam 麦克风记录下了火星尘暴及尘旋风（Dust Devils）中的 55 次电放电信号。这也是人类首次直接捕获到来自火星表面的“微型闪电声音”。

🔴 火星大气极度稀薄，闪电真的可能出现吗？

在地球上，闪电通常是一系列粒子在湍流中不断碰撞、摩擦，最终产生电荷并突然释放的结果。
但火星的大气密度只有地球的 1% 左右，主要成分还是二氧化碳，这让科学家长期认为火星版“闪电”是高度不确定的存在。

不过，类似现象已在木星、土星，甚至海王星、天王星被观测到。理论模型也显示，如果火星上要发生电放电，最有可能就在靠近地表的大气层中。

幸运的是，火星表面正好有一台带麦克风的移动实验室在工作。

🎧 毅力号真实“录音”：微小电子噪音 → 8 毫秒振铃 → 极弱雷声

法国图卢兹大学的行星科学家巴蒂斯特·奇德（Baptiste Chide）团队分析了 28 小时的录音，最终找到了 55 次疑似电放电事件，其中 7 次捕捉到了完整信号结构。

每次典型的火星电放电包括：

1. 突发电子“嘀嗒”声：由电磁干扰引起。
2. 约 8 毫秒的振铃：类似电荷释放后的衰减回声。
3. 一个极微弱的“啪”声：那就是火星的“雷声”。

为了确保不是误读，科学家在地球上用 SuperCam 复制品和温斯特机器（产生微型放电的装置）重现实验，结果完全吻合。

🌪 不是所有尘暴都能“发电”，但强风很关键

研究发现：

• 55 次放电事件中，有 54 次发生在火星最强风力的前 30% 情况下
• 大多数与沙尘暴锋面有关
• 两次尘旋风（Dust Devil）遭遇记录了共 16 次电击
• 大部分能量极小：0.1~150 纳焦耳
• 最大的一次 40 毫焦耳，可能是探测车自身积累静电后对地面的放电

相比之下，地球一次普通闪电释放 10 亿焦耳。
火星上的放电更像微型火花，而不是地球意义上的巨大闪光。

🪐 为什么这一发现很重要？

1. 未来火星设备设计必须考虑“静电天气”

电放电可能影响电子设备，对未来登陆火星的探测器、住宅甚至宇航服都有参考价值。

2. 更准确模拟火星大气化学

在早期地球，闪电参与过推动生命关键分子的形成。
如果火星也存在类似的能量来源，天体生物学对火星生命潜力的评估将出现新的变量。

3. 首次直接证据，改写我们对火星天气的理解

这项研究确认：
火星不仅有风、有沙尘暴，也有自己的“微型闪电系统”。

🧪 研究团队总结

奇德团队表示，这项研究“打开了火星大气研究的新方向”，并将推动开发新的模型，用以解释火星上各种电现象及其可能的后果。

这意味着，我们离理解火星的真实“天气生态”，又前进了一大步。

本文译自：sciencealert  .由olaola编辑发布

NASA宣布首次记录到火星闪电声音最先出现在咕咕猫。

最近一项由美国宇航局戈达德太空飞行中心与宾夕法尼亚州立大学的研究团队共同进行的研究表明，未来的火星探测任务可能会把焦点转向火星表面的冰层，而不是岩石、土壤或粘土中，寻找微生物或其遗迹。这项发现为探索火星的生命提供了新的视角。

研究团队通过模拟火星上冰冻土壤和冰盖的环境条件，发现尽管这些样本会受到宇宙辐射的持续影响，甚至暴露超过5000万年，但其中某些微生物——例如大肠杆菌的蛋白质氨基酸，依然能够保存完好。这意味着，火星上的冰层可能为潜在的微生物遗留物提供了一个良好的保存环境。

冰层或是保存火星生命痕迹的理想地点

宾夕法尼亚州立大学的克里斯托弗·豪斯教授解释道：“五千万年远远超出火星上一些地表冰层的预计年龄。现有的冰层往往不到200万年，这就意味着在这些冰层中存在的任何有机生命，尤其是微生物遗骸，都能得以较好地保存下来。”他补充道，未来的火星任务很有可能在这些冰层中找到生命的痕迹。

实验：重现火星环境下的微生物存活情况

研究小组由美国宇航局戈达德太空飞行中心的科学家亚历山大·巴甫洛夫领导。研究人员将部分大肠杆菌样本放入含纯净水的试管中，并将另一部分大肠杆菌与火星岩石和土壤中发现的成分混合。随后，样本在一个-60华氏度的伽马辐射室中接受了相当于火星表面2000万年的宇宙射线辐射。

研究人员将这些样本再暴露在等同于3000万年的额外辐射下，总辐射时间为5000万年。结果显示，在单纯水冰环境中，大肠杆菌样本中的超过10%的氨基酸能够成功存活。而那些混合了火星沉积物成分的样本，则遭遇了更快的降解，且几乎无法存活。

冰与辐射：生命保存的关键因素

巴甫洛夫表示，这一结果颠覆了之前的认识，科学家曾认为水或冰中的有机物质在较低浓度的水中会更容易被辐射破坏。令人惊讶的是，纯净的冰层反而能更好地保护有机物不受破坏。研究团队推测，这可能是因为冰中的辐射颗粒会被冻结在原地，无法像在含水和矿物质的混合物中那样容易接触到有机化合物。

他进一步解释：“在冰中，辐射产生的有害粒子被固定在冰内，无法像在含土壤和水的样本中那样直接作用于有机分子。因此，纯冰区域更适合用于寻找火星上的有机生命材料。”

未来任务的探索方向

美国宇航局的“凤凰号”任务于2008年成功登陆火星，首次挖掘并拍摄了火星北极附近冰层的照片。豪斯教授指出：“火星上确实有大量的冰，但大部分都藏匿在地表以下。未来的火星探测任务将需要更强大的钻探工具，类似‘凤凰号’的设计，才能够深入到冰层下，进一步寻找生命的证据。”

这项研究为火星探测任务提供了新的思路，尤其是通过冰层寻找微生物遗骸或生命痕迹，可能会成为未来火星探索的一个重要目标。

本文译自：astronomy ，由olaola编辑发布

火星冰层是否揭示了这颗星球的过去最先出现在咕咕猫。

参观古老的火星，你会看到一个出乎意料的温带星球：雪花或雨水从天而降，河流沿着山谷蜿蜒奔流，为数百个湖泊注入水源。

科罗拉多大学博尔德分校的地质学家们通过一项新的研究描绘了这颗红色星球曾经的相对温暖和潮湿状态，与今天寒冷干燥的火星截然不同。研究表明，强降水可能在数十亿年前滋养了形成火星表面山谷和通道网络的水流，为长期存在的行星科学争论提供了新证据。

这项研究由阿曼达·斯特克尔（Amanda Steckel）领导，她于 2024 年在科罗拉多大学博尔德分校获得地质科学博士学位。研究成果于 4 月 21 日发表在《地球物理研究杂志：行星》上。斯特克尔目前在加州理工学院工作，她指出：“你可以在谷歌地球上观察犹他州的地形，会发现与火星相似的特征。”

科学家普遍认为，约在 41 亿至 37 亿年前的诺亚纪期间，火星表面至少存在部分水源。然而，这些水的来源长期以来一直未解。一些研究者认为古代火星一直寒冷干燥，因为当时年轻的太阳亮度仅为现在的 75%。大范围冰盖可能覆盖了火星赤道高地，仅偶尔短时间融化。

在这项研究中，斯特克尔和团队尝试验证古火星的“温暖潮湿理论”与“寒冷干燥理论”。研究人员通过计算机模拟，探索数十亿年前水流如何塑造火星地表。结果显示，降水——无论是雨还是雪——都可能形成今日仍可观察到的山谷和源头分布模式。

斯特克尔表示：“我们看到这些山谷从广泛海拔开始，很难仅凭冰融解释。”

火星与地球的相似之处

卫星图像显示，火星表面仍保留着水的痕迹。赤道附近，高地延伸出巨大的分支通道网络，汇入湖泊甚至可能的海洋。NASA 的毅力号火星车于 2021 年登陆杰泽罗陨石坑，该区域曾是一个古老湖泊，诺亚纪时期一条河流在火山口底沉积形成三角洲。

科罗拉多大学博尔德分校的大气与空间物理实验室科学家布莱恩·海内克（Brian Hynek）表示：“沉积这些巨石需要数米深的流水。”

数字模拟重建古火星

为研究古火星的水文历史，斯特克尔及同事创建了部分火星地形的数字模型。他们借鉴格雷戈里·塔克（Gregory Tucker）教授为地球研究开发的计算机模拟软件，在合成火星地形上添加降水或融化冰盖，并让水流动数万至数十万年。

模拟结果显示，当仅依靠冰盖融化时，谷头主要出现在高海拔冰边缘附近；而在降水模型中，谷头分布更广，从地球平均海拔以下到 11,000 英尺以上均有形成。与 NASA 的卫星观测数据对比，降水模型更贴近火星实际地貌。

研究人员指出，这些发现并非火星古代气候的最终结论，尤其是地球如何维持温暖以支持降水仍存在未知。但海内克表示，这项研究为理解另一颗行星的历史提供了新视角，也帮助我们更好地认识地球。

“流水侵蚀停止后，火星几乎被冻结，可能仍然与 35 亿年前的地球相似。”

本文译自：sciencedaily  ，由olaola编辑发布

古代火星的降水真相：雨水还是雪花最先出现在咕咕猫。

其中，银河宇宙射线（GCR）尤为棘手——它们几乎无法完全屏蔽，每天的剂量率可高达 0.5 mGy。

科学家特别担心的是这些射线对中枢神经系统的持续影响。研究显示，即便是低至 50 mGy 的辐射，也能让啮齿动物出现行为变化。而在接受放疗的病人中，高剂量辐射也与记忆力和认知问题有关。不过，想要准确评估宇航员面临的风险仍然困难，因为在实验室中模拟出完整的 GCR 能谱本身就充满挑战。

新的太空辐射模拟器

为了更真实地再现宇航员在月球和火星任务中将经历的辐射环境，美国宇航局空间辐射实验室（NSRL）开发了一种新的 GCR 模拟器（GCRSim）。
这套系统包含 33 种离子与能量组合，能够模拟出与深空环境非常接近的辐射条件。

最近，哈佛大学与麻省总医院的研究团队在《医学与生物学物理学》期刊上发表研究，他们首次在纳米尺度上分析了 GCRSim 对神经元能量沉积的影响。
研究目标是帮助放射生物学实验人员更好地解释 GCRSim 实验中的生物数据。

“我们希望能够在实验中尽可能逼真地重现太空飞行时神经元所受到的能量沉积情况，”研究第一作者乔纳·彼得（Jonah Peter）解释道。

神经元的计算机重建

辐射对行为的影响被认为与海马体神经元受损有关。海马体是掌管学习与记忆的重要脑区。
研究团队利用计算机对典型的海马神经元进行了三维重建，包括细胞体、树突及 3500 多个树突棘。

他们使用蒙特卡洛模拟追踪每一种 GCRSim 离子-能量组合的粒子路径，其中涵盖 14 种能量水平的质子与 α 粒子，以及 5 种较重离子。

在所有模拟中，神经元的总吸收剂量都被调整为 0.5 Gy，这大致相当于宇航员在两三年火星任务中会经历的总剂量。

模拟结果显示，体细胞、树突与树突棘的平均吸收剂量分别为 0.54、0.47 和 0.8 Gy。研究人员指出，由于辐射在微观结构中的分布不均，小尺度结构的剂量波动会更明显。

不同神经元结构的风险差异

进一步分析发现，三种树突棘类型——蘑菇棘、细棘和粗棘——在能量沉积上存在显著差异。
其中，蘑菇棘因体积较大，吸收的能量占比高达约 78%，可能因此更易受到辐射损伤。

团队还发现，在 0.5 Gy 的总剂量下，每微米树突长度平均发生约 1760 次能量沉积事件，其中约 250 次为电离事件。
由于电离会造成能量的集中释放，这类事件被认为是导致细胞损伤的主要因素。

在不同棘类型中，每个蘑菇棘平均经历约 50 次电离，而细棘和粗棘分别为 7 次与 4 次。

模拟揭示的更深问题

能量沉积的空间分布分析显示，GCRSim 模拟的照射环境下，大多数树突片段都暴露在低剂量的质子辐射中，α 粒子也能覆盖较大范围；相比之下，重离子事件虽然罕见，却会造成局部高强度照射。

“哪些类型的照射最终会导致行为或认知功能改变，仍是未知数，”Peter 说，“但我们的结果表明，即使是微小的神经结构，也可能在短短几个月的太空任务中多次受到辐射打击。”

这意味着，长期深空任务可能比近地轨道任务更具风险。不过，在得出结论前，科学家还需要更多的实验数据来验证模型预测。

向更精确的模型迈进

团队还将此次结果与 NASA 使用的简化版光谱 SimGCRSim 进行了对比，发现二者在单个神经元尺度上产生的能量分布模式几乎一致。

研究人员的下一步目标是建立辐射引发神经元功能障碍的完整机制模型。他们计划在未来的模拟中加入放射化学效应，并结合新的实验数据，进一步揭示哪些物理与化学过程在大脑中造成了最深远的影响。

这项研究为评估宇航员在深空任务中的健康风险提供了重要线索，也为未来的太空防护技术奠定了基础。
也许在不久的将来，我们不仅需要更坚固的飞船，更需要能保护大脑的“隐形盾牌”。

本文译自：physicsworld ，由olaola编辑发布

当宇航员踏上火星之路，银河射线会带来哪些危险最先出现在咕咕猫。