文│本刊記者 劉曉芹
2月8日,國家海洋局宣布,我國南極泰山站正式建成開站。這是我國在南極建設的第四個科學考察站(以下簡稱“科考站”)。中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平向泰山站致信祝賀。習近平在賀信中說,極地科學考察,是人類探索自然奧秘、探求新的發(fā)展空間的重要領域,是一項功在當代、利在千秋的事業(yè)。中國南極泰山站和已經建成的中國南極長城站、中國南極中山站、中國南極昆侖站、中國北極黃河站,既是我國極地工作者開展科學考察的平臺,又是我國對外科學交流的重要窗口。
據(jù)了解,目前大約有30個國家在南極大陸上設有科考站,這些國家都是《南極條約》的簽約國。《南極條約》把南極地區(qū)確定為科學保護區(qū),是人類探索極地秘密和研究自然科學的勝地,甚至成為了人類踏出地球,實現(xiàn)偉大夢想的階梯。
從1983年中國正式加入《南極條約》到現(xiàn)在,中國極地科考之路行走了30多年,回顧30多年來的風雪路程,那些令中國人民自豪和激動的時刻仍然記憶猶新。
1984年11月19日,中國派出第一支南極考察隊從上海搭乘我國自行制造的遠洋考察船“向陽紅10號”和海軍打撈救生船“J121”開始了開創(chuàng)歷史的遠航。1985年2月20日,在南極洲喬治王島上樹起了第一面鮮紅的中華人民共和國國旗,中國第一座南極科學考察站——長城站落成,結束了中國在南極沒有考察站的歷史,并且實現(xiàn)了當年建站當年越冬考察的壯舉。歷隔四年后,中國第二座南極科考站——中山站建成,此后,中山站歷經多次改造擴建,成為中國在南極重要的科研和后勤支撐基地。
被譽為“中國紅燈籠”的南極泰山科考站。
1997年~1999年,這三年是我國開啟極地科學考察的重要階段,科考隊第一次從南極帶回隕石樣品并且中國首次對北極進行了科學考察。
2005年1月18日,中國南極內陸冰蓋昆侖科考隊確認找到南極內陸冰蓋的最高點,這是人類首次登上南極內陸冰蓋最高點。2009年1月27日,中國第三個南極科考站——昆侖站落成。昆侖站建設在南極內陸最高點冰穹A地區(qū),也是中國第一個南極內陸科考站。
南極科考站的成功落成為我國極地建設累積了豐富的經驗,2004年7月28日,中國首個北極科考站——黃河站建成,黃河站位于挪威斯匹次卑爾根群島的新奧爾松地區(qū),是北極地區(qū)的第8座國家科學考察站,重點開展極區(qū)高空大氣物理、冰川海洋、生物生態(tài)、氣象地質等學科的觀測和研究,目前已獲得許多具有國際先進水平的成果,也為中國日后加入北極理事會奠定了良好的基礎。
2013年5月15日,中國成為北極理事會的正式觀察員。中國極地科學家王自磐在接受《揚子晚報》記者采訪時說,在“十二五”期間,中國將在南極新建1~2個南極科考站、建設科考站還將建新的航空網、建一艘新的極地科考船。這艘由國內外聯(lián)合設計、國內建造的極地科考船,最快將于2014年下水。有別于“雪龍?zhí)枴钡摹鞍肼烦黾摇?由極地運輸船改造而成),新船“天生”就具備了強大的破冰能力和科考能力,排水量將達8000噸級,船上將裝備直升機;進入冰區(qū)還能原地“立定”?!敖ㄐ抡?,建新船,建航空網,在國家加大極地科考的力量投入以后,中國的極地科考實力正在大幅度提高,中國正從極地大國向極地強國轉型?!?/p>
2014年2月8日,南極真的增添了一位新成員,即中國第4座南極科考站——泰山站建成并投入使用。
近日,國家海洋局極地考察辦公室主任曲探宙在接受媒體采訪時說,我國還將建立第5座南極常年考察站。該站將建在南極羅斯海附近的維多利亞區(qū)域,建成后,不僅可支持南極大陸冰蓋考察,還將對羅斯海海域的海洋調查起到支撐作用。屆時,我國南極考察的布局將由線及面,形成網絡型立體考察格局,實現(xiàn)中國南極考察由陸地向整個南大洋區(qū)域的輻射。
在冰封雪埋的南北兩極上不僅僅飄揚著中國五星紅旗,還有紅白相間的美國旗、加拿大火紅楓葉旗、泛斯拉夫色彩俄羅斯旗、意大利三色旗、日本太陽旗……全球近30個國家在極地上建設了科考站,成為了名副其實的“地球村”,各國的科學家們共同探尋極地的奧秘。
南極和北極處于地球的兩端,相隔遙遠,終年被冰雪覆蓋,這里曾經是人類無法企及的禁區(qū),它獨特的自然環(huán)境和氣候條件成為了人類探索秘密和向往征服的勝地。從某種意義上來說,極地是一片尚未被破壞的壯美大陸和海域,里面蘊藏了多類資源和科學秘密,但同樣也是一片極端惡劣的土地。以南極為例,有資料顯示,南極大陸面積大約相當于北美大陸的2/3,但卻有98%的土地為冰雪覆蓋,剩下2%的土地被稱為“干谷”,極度蒼涼,除了地衣和昆蟲之外,連最具生命力的雜草都無法生存。不僅如此,南極還是世界上風速最高的地方,有過每小時超300公里的風速記錄,是一般颶風速度的兩倍!但人類的科學家們和探險家們不會因此停止探索的腳步。
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1911年12月14日,挪威著名極地探險家羅阿德阿蒙森歷盡艱辛,闖過難關,終于成為人類第一個登上南極點的人。1957年1月23日,南極第一個科考站——美國阿蒙森-斯科特站建成,海拔在2900米,是世界上最南的站。從此,南極不再是“無人區(qū)”,人類踏上了征服極地之路。
隨著人類科技的快速發(fā)展,人類在極地考察獲得了極大的收獲,從地質學、物理學、氣象學、地球科學、冰川學、生物學和生態(tài)環(huán)境等方面有了突破性的發(fā)現(xiàn)和研究。美國和加拿大的科學家們還利用極地特殊的自然條件模擬建設了“月球溫室”和“火星溫室”,敲響了實現(xiàn)人類登上月球和火星生活的夢想之門。
科技實現(xiàn)夢想。根據(jù)媒體報道,2002年,加拿大宇航局人員在北極極地的加拿大迪溫島上建立了“火星溫室”,模擬火星的氣候和地理狀況,種植蔬菜。北極極地氣候異常低冷,即使是每年的7月份,氣溫也在零攝氏度以下,年降水量幾乎為零,當?shù)貛缀鯖]有植被,地表層被巖石和碎石覆蓋,非常荒涼。這種極端的氣候以及巖石地表,與火星環(huán)境非常相似,因此常被用于試驗將來在火星和其他星球上使用的機器人、太空服等技術。
在模擬“火星溫室”中,研究人員種植了生菜、蘿卜、甜菜等蔬菜品種。負責該項目的加拿大宇航局科學和學術發(fā)展部主任、科學家阿萊恩·伯恩斯坦表示,模擬火星溫室可以自主獨立運行,無需人的干預,這在世界上還屬首家。一般的溫室不同程度上都需要電力、熱量以及人力。那么他們是如何解決植物的生長需求的?
每年夏天,研究人員就會種下一種春季植物和一種秋季作物,溫室采用丙烷加熱,計算機靠太陽能提供電力,水來自于附近的小溪,部分水是冬季積存下來的,研究人員通過網絡攝像機和傳感器對作物生長情況實施監(jiān)測,科學家隨時對計算機系統(tǒng)進行更新,根據(jù)傳感器探測的信息進行調整。
由于電子元器件難以隨極地冬季極端寒冷的氣溫,加拿大研究人員與美國科學家一道,聯(lián)合開發(fā)出了一種新型的“活傳感器”,科學家依靠這種植物傳感器,可以直接與植物進行“交流”,獲知植物是否“餓”了、“渴”了、“熱”了或者是“冷”了。這種“活傳感器”實際上是一種芥菜類植物,科學家通過基因工程技術,賦予了該植物在“感覺不舒服時”在黑暗中發(fā)光的能力。溫度偏高和偏低,缺水以及缺少營養(yǎng)劑等都導致這種植物“感覺不舒服”而發(fā)光。
南極溫室的研究為月球溫室的研究打下了不錯的基礎。美國亞利桑那州大學植物學系教授吉恩·吉亞科麥利和他的學生一直致力于月球溫室的研究。亞利桑那州大學有一個可控環(huán)境農業(yè)中心,該中心在南極極地擁有一個以溶液培養(yǎng)為基礎的溫室基地。
截止至2013年,亞利桑那州大學在南極的溫室已經經歷了4個年頭的測試,在這個地球上最寒冷的地區(qū)工作的人們可以吃到新鮮的番茄、胡椒、萵苣、草莓和各種香草。
這一溫室每周可以生產27公斤新鮮蔬果,可供在南極進行科考的75位科學家每人每天吃兩次沙拉?!斑@并非科幻小說中的描寫。”吉亞科麥利說,“我們目前已經掌握了在其他星球上維持生命的技術?!?/p>
據(jù)了解,亞利桑那州大學南極圈里的溫室基地,占地約300平方英尺,以熒光或日光燈作為光源,每年能產出1萬頭萵苣,其他的諸如草莓、菠菜之類的作物也會出產一些。這個溫室基地不僅可以為科研人員提供蔬菜,同時還為他們提供一個絕佳的修身養(yǎng)性的場所。此外,大棚的1/3將專門辟出作為休息室,在這里,研究人員可以看看綠色,呼吸一下“生命”的氣息。
值得一提的是,在南極種植蔬菜可為人類探索火星提供許多借鑒,專家介紹,在地球上,沒有其他地方的環(huán)境能比南極更像火星了。月球和火星上長期的黑暗和貧瘠的土壤并沒有能夠阻止園丁們的渴望,他們希望有朝一日能夠離開地球去太空的其他地方種植植物。
吉亞科麥利指出,實現(xiàn)在太空種植植物面臨許多挑戰(zhàn),最大的挑戰(zhàn)就是找到足夠的水源來維持一個科考站的永久需要。而太空植物身上也承載著多重任務:消除太空設施空氣中的毒素、實現(xiàn)廢棄物循環(huán)、產生氧氣、為未來的糧食種植提供養(yǎng)分、生產出能夠食用的蔬果。
我們將目光從加拿大的“火星溫室”、從美國的“月球溫室”轉投到我國的“蔬菜暖房”。
常言道“物以稀為貴”,新鮮的蔬菜,特別是綠葉菜對于在南極科考站的隊員們來說是非常珍貴的。供給極地科考隊的蔬菜全靠國內的蔬菜種植基地,僅此一條途徑。由于蔬菜運輸保鮮水平有限,以往在“雪龍”號科考船到達科考站之前,科考隊員除土豆、洋蔥、蘿卜、白菜外基本吃不上新鮮蔬菜,更別說是看到一抹綠色了,為此我國相關研究部門和機構一直在無土栽培上下功夫。
2009年10月20日,中國極地研究中心與浦東新區(qū)曹路鎮(zhèn)政府簽署了“中國極地考察選用蔬菜暨種植基地”協(xié)議,除了“上海產”蔬菜跟隨“雪龍”號科考船奔赴南極外,“上海產”的蔬菜種子也去了南極接受了無土栽培。據(jù)了解,我國已經分別在南極長城站、中山站、昆侖站建有無土栽培蔬菜溫室,主要以種植豌豆苗、蘿卜苗和蕎麥苗等芽菜類為主,由于種植規(guī)模較小、種類少、數(shù)量少,還不能做到自給自足。
據(jù)悉,未來科考站計劃建成總面積不少于100m2,具有抵御14級強臺風能力(45m/s,基本風荷載1.40kN/m2)的現(xiàn)代化透光型溫室,配套加熱、通風、加濕、除濕、補光、遮黑保溫簾幕、自動灌溉施肥、環(huán)境監(jiān)測及自動控制等系統(tǒng),確保室內環(huán)境達到蔬菜生長需求,從根本上改善蔬菜生產條件;通過選用優(yōu)質耐低溫的蔬菜種類和品種、高產優(yōu)質高效的無土栽培技術,篩選出適宜的優(yōu)良蔬菜品種6~10個,建立遠程數(shù)字化視頻監(jiān)控平臺和蔬菜高效節(jié)能生產系統(tǒng),實現(xiàn)葉菜和果菜的周年優(yōu)質高效生產,蔬菜年產量達到60kg/m2,月產蔬菜達到60kg,讓考察隊員特別是越冬隊員每周都能吃到新鮮蔬菜,吃得營養(yǎng)、吃得科學,部分解決“吃菜難”問題,有效提高考察隊員的生活質量。
從某種意義上來說,極地是一片尚未被破壞的壯美大陸和海域,里面蘊藏了多類資源和科學秘密,但同樣也是一片極端惡劣的土地。
除了南極北極外,西藏被稱為第三極,是因為世界最高峰珠穆朗瑪峰頂峰在中國西藏和尼泊爾國界線上,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。當前,西藏高原是除南極和北極之外,地球上最潔凈的環(huán)境本底區(qū),大氣環(huán)境干凈透明,各類污染物質的含量與北極地區(qū)相當。不同的是,在西藏高原實現(xiàn)種植沒有在南北極那么難。
據(jù)了解,西藏的耕地面積絕大部分分布在江河干、支流的河谷階地、山麓斜坡、沖積扇地和湖泊平原一帶。土壤類型因分布環(huán)境條件不同,在質地上有很大差異,西藏高原有70%的農田在海拔3000~4100米之間,雖然是我國水能資源富集區(qū),但開發(fā)利用率低、水源分布不均勻、降水稀少,絕大部分地區(qū)年降雨量約在300~600mm。因此,大部分耕地的有機質含量低,即使有少數(shù)土地含腐植質較多,亦因溫度低,微生物繁殖慢、數(shù)量少、分解緩慢,很少被作物所吸收,嚴重影響了農作物的生長發(fā)育,直接影響了農作物增產和農民增收。如何突破這些困境,國家在推動西藏高原地區(qū)發(fā)展時給予了政策和資金、科學技術上的大力扶持,一批批農業(yè)科研人員也遠赴西藏開展了大量的、持久性的科研工作。
從1951年西藏和平解放后,黨中央派出了第一支農業(yè)科學考察隊開始,不斷引進農業(yè)技術和人才,大力開展科學實驗,倡導科技興農。1999年年底,科學技術部農村與社會發(fā)展司在北京主持召開了《西藏高原區(qū)蔬菜良種及高效種植技術的引進示范》專家論證會,該項目被科技部列為西部開發(fā)首選項目。歷經多年的推進和發(fā)展,如今的西藏高原上也擁有了“西藏江南”、“西藏糧倉”。并且西藏建設了完善的現(xiàn)代農牧業(yè)發(fā)展體系。
根據(jù)資料顯示,截止到2013年年底,西藏糧食總產量達96萬噸,肉奶產量分別達到32萬噸、36萬噸,蔬菜、油菜產量分別達到80萬噸、7萬噸,年牲畜存欄2000萬頭。農畜產品加工業(yè)產值達21億元,增長了16%;農牧業(yè)產業(yè)化經營率達36.5%;實現(xiàn)農牧民人均純收入6520元,增長了14%;西藏全區(qū)46.03萬戶、230萬農牧民住上了新居,完成了1000個行政村人居環(huán)境建設,農牧民生活環(huán)境得到歷史性改善。這片世界上的第三極地正在向“高原綠洲”邁進。
如今的地球環(huán)境已危機四伏,人類生存飽受威脅,移居“新地球”成為了人類的最大夢想。自《南極條約》出臺后,各極地簽約國都必須遵守著每一條規(guī)定,受條約限制以及保護極地生態(tài)環(huán)境,各國都只能小范圍的建設實驗基地,開發(fā)極地的可能性微乎其微。因此,人類需要尋找“新地球”,比如:“月球”、“火星”或宇宙中的其他行星。
早在幾千年前,中國古代的神話“嫦娥奔月”就描繪了人類登月的美妙畫卷。如今神話演變成了現(xiàn)實。
1969年7月20日,美國宇航員阿姆斯特朗的左腳踏上了月球,成為人類史上登月第一人,并說出那句舉世聞名的宣言:這是一個人的一小步,卻是人類的一大步。目前,月球也是唯一一個人類登陸過的地外星球。
2007年10月24日,中國的首顆繞月人造衛(wèi)星——中國嫦娥一號飛天。三年后,嫦娥二號于2010年10月1日發(fā)射,完成了對嫦娥三號落月任務預選著陸區(qū)。
2013年12月14日,“嫦娥”懷抱“玉兔”翩躚落月,“嫦娥”身上的五星紅旗瞬間點亮了寂寥月宮,這是中國首次實現(xiàn)地外天體軟著陸?!版隙稹甭鋺粜录摇昂鐬场保坝裢谩痹谠虑蛏下?,中國人千年之夢得以實現(xiàn)了,這不得不令我們感嘆人類科技的神力,我們不難想象人類登月以后的夢境。說不定有一天,人類利用高科技對月球進行改造,種上花草樹木,養(yǎng)殖上豬狗牛羊,有蔬菜水果,還有大米……這些是否能夠實現(xiàn)呢?
在本文中已介紹了在南北兩極的“星球溫室”,它們的建設和實驗正是在為實現(xiàn)“星球生活”夢而努力,這些都是人類科學家們智慧的結晶,而通往夢想的路是不規(guī)則的,因此,無論選擇哪條路徑,只要實現(xiàn)夢想就是最終的勝利者。
根據(jù)媒體報道,近日,美國宇航局傳出2015年“月球綠洲”計劃,帶著植物去月球。而我國在近20年的研究中,已經完成了人和植物封閉共存的部分自給自足小型實驗,2013年12月18日,一直隱藏在中國地面的“月宮一號”向世界揭開了它的神秘面紗。據(jù)了解,在寬闊的“月宮一號”內種有蔬菜,還將有糧食和水果,將滿足實驗人員的全部氣體、水和食物的需要。小麥、水稻、大豆、花生、甜椒、胡蘿卜、西紅柿、芫荽等十余種蔬菜糧食也已經通過了模擬環(huán)境的考驗,等待著在月球生長的那一天。
我們共同暢想,在不久的將來,中國不僅在南北兩極上建有科考站,月球、火星上建的更多,讓科技為我們插上夢的翅膀,奔赴月球與“玉兔”一起品月喝茶,一起在浩瀚的星空里數(shù)“星星”......