火星救援中的硬核科幻，火星上种土豆真的可行吗

　　《火星救援》（TheMartian）改编自安迪威尔2011年出版的同名科幻小说，相信大家都已经看过，在这部少见的、没有反派的电影中，人类通力协作完成了一个看似不可能的任务，其科幻内容相当硬核。不过今天笔者打算针对其中的一个情节跟雷德利老爷子较较真：马克沃特尼真的能在火星上用便便种土豆养活自己吗？
　　剧情
　　先简单介绍一下剧情：整部电影围绕着一个叫做马克沃特尼（MarkWatney）的宇航员在火星上的故事展开，作为阿瑞斯三号（Ares3）载人火星任务的一员，马克在一场突如其来的风暴中遭遇意外，所有人都以为他已经死去。为了保住其他队员的生命，任务指挥官不得已只能启动返回舱，将马克独自留在火星地表。
　　关于这一个桥段其实也有许多争议，主要集中在火星的大气密度仅为地球的1，就算再猛烈的风暴也不足以将返回舱吹倒，不过这不是今天要讨论的重点。
　　阿瑞斯三号返回舱
　　在自己的队友离开之后，马克苏醒了过来，他虽然身受重伤但顽强地活了下来。不过此时他却要面临一个更为现实的问题，如何独自在火星生存下来，并且等待需要超过两个火星年才能抵达的阿瑞斯四号。
　　火星日比地球日稍长一些，24小时多一点，但火星公转需要超过600个火星日，所以一个火星年大约是地球年的1。88倍。
　　饮用水其实比较容易解决，可以使用登陆舱下降段用剩的联氨来制造（N2H4O22H2ON2），但食物短缺就成了头疼的问题。
　　除了他队友留下来的食物可以支持大约400天左右，马克还需要平白制造超过三年的口粮（原本计划是三年，但其实是一年）。于是马克想到了便便，呃。。。准确地说是利用便便来种植马铃薯，这也是今天我们要讨论的重点。首先，人体可以仅依靠摄取马铃薯而长时间存活吗？
　　老实说，还真的可以。除了含量最多的淀粉之外（碳水化合物），马铃薯几乎包含了所有人类最需要的所有营养元素，从维他命C到蛋白质和脂肪，甚至连一些基本金属元素如钙和钾也都有。
　　美国有一个华盛顿马铃薯协会（笔者也是查资料的时候第一次听说有这个协会），为了宣传土豆的好处，曾经做过一项挑战：全程直播自家的一个会员连续60天只吃土豆。老实说只吃土豆的确可以在一段时间里支持人体所需的营养，但是用那哥们儿自己的话说，这TM实在是太痛苦了（第三天那个受试者已经忍不住骂娘想退出了），所以到后来，他自己想出了各种各样的吃法，比如做成薯片、土豆饼加上大量的调味料等等才算是完成了这项实验。
　　所以从中也可以看出，马克仅仅依靠土豆撑过一年的确可能，就是要加上很多附加条件，比如他需要将正常的补给餐品和土豆混合摄入（高热量面包），再配合药物补充一些其他微量元素，但这么做的难点其实是在心理层面。我们想象一下，没有炒土豆丝或者炸薯条这样的做法，而是每天只能吃简单加热的马铃薯，就这样过一年。。。。。。
　　好了，既然这种生存方式是可行的，那么在火星上种植土豆也是否可行呢？
　　如果算火星到太阳的距离，大约是地球到太阳距离的1。5倍，同样的纬度，到达火星地表的阳光强度大约只有地球的60。
　　不过阿瑞斯三号的降落地点位于火星北半球的阿西达里亚平原（AcidaliaPlanitiaregion），在火星上尚处于春夏之际，相对南半球来说阳光还算充足，所以蔬果可以种，但是长得肯定要比地球上慢许多（当然马克的土豆大棚是在室内，他可以使用其他的手段增加日照供应）。
　　火星的公转轨道是椭圆形的，所以日照强度十分不稳定，好在阿瑞斯三号任务的日期是2035年11月7日UTC，此时火星距离太阳的距离相对比较接近。
　　阿瑞斯三号基地
　　不过最大的问题还是火星的土壤缺乏营养，地球上的泥土首先有细菌，能够从大气中汲取氮为土地增加肥力，更不用说各种动植物尸体腐烂而产生的营养物质了；但火星没有这些条件（好奇号对火星岩石样本的分析中仅发现了一些金属元素和少量的氮、氢、氧、磷）。于是马克此时自然而然地想到了人类千百年来使用至今的天然肥料便便。
　　阿瑞斯三号在火星表面的计划滞留31火星日，但是在18火星日出现意外，所以六名宇航员在这18天时间里留下了大量排泄物。
　　但问题是这些便便不能被直接用于给土壤增肥，因为即使是新鲜的排泄物也很难被植物的根系直接吸收，事先需要有一个漫长的发酵过程，农业上称之为腐熟。当然我们可以理解为电影的长度有限，不可能事事据细地照顾到所有情节，而我们也的确看到了马克沃特尼带着鼻塞处理那些便便的镜头，笔者姑且就算他考虑到了这点吧。
　　不过使用人体排泄物最大的问题倒不是农业上的，而是对火星环境可能会造成的不可预知的影响。因为每个人体内都有不同的微生物，包括寄生虫、细菌、病毒。即使是一个健康人，体内的微生物未必会对本人造成影响，但是一旦进入了全新环境，谁都不知道它们会为了适应环境而产生怎样的变化，这也是为什么宇航员的排泄物需要被小心地封存起来。
　　说不定人类把马克沃特尼接回地球后，下一批阿瑞斯四号的宇航员会在火星遇到大肠杆菌变异出来的外星怪物也未可知呢。既然种植和食用都有可能实现，那是不是就说明这个这个情节真的就完美无缺了呢？
　　2008年精神号火星探测器传回的数据表明，火星的土壤中含有0。5的高氯酸盐（perchlorates），看上去似乎含量不高，但是已经远超安全标准，而土豆这类根茎植物是很容易吸收高氯酸盐这种有毒物质的。
　　高氯酸盐可以看作一种盐类，可以被用于火箭燃料和爆炸物，人体吸收超过阈值会干扰甲状腺素的分泌，影响正常的新陈代谢。
　　不过像马克沃特尼这样每天食用一个土豆是否会超过阈值呢？答案是不一定，要看土豆的生长周期和土壤的具体状况；而且和丢掉性命相比，让身体承受一点点高氯酸盐的侵蚀也算是一种取舍吧，不能完全说明这个剧情有问题。
　　看来以目前人类的技术水准，要在火星上种植土豆不是不可能，只是完全没有经济效益。由于需要解决前文提到的这些问题，所以可能还不如直接运上去来的便宜。像《火星救援》中的这个例子其实更多是在向我们展示人类航天事业的艰难，以及航天员那种遇到困难不放弃的精神。
　　不过笔者要在这里声明，以上观点都是基于目前互联网上公开的火星资料所做出的推测，并不是严谨的科学结论。
　　我国的天问一号如今已经在轨飞行超过4亿公里，还有一个月不到就将抵达火星被其引力捕获，在今后的几个月中择机登陆火星表面。
　　在这里预祝天问一号获得圆满成功，向一步一步把科幻变成现实的中国航天人致敬！
　　原创科幻电影火星救援天问一号