火星土也能“网购”了，二十美元一公斤 | 周末趣谈
卖家目前已经接到了三十个订单，其中肯尼迪航天中心（Kennedy Space Center）就订购了半吨。
撰文 戚译引
图片来源：University of Central Florida 视频截图
这些火星土由中福罗里达大学（University of Central Florida，简称 UCF）的研究人员手工制作。这个团队合成了非常接近实物的火星土壤，可以用来种土豆进行各种模拟实验。相关论文发表在今年九月的《伊卡洛斯》（Icarus）期刊上。
研究团队目前已经接到了三十个订单，其中肯尼迪航天中心（Kennedy Space Center）就订购了半吨，新增订单的发货时间也已经排到了两个月之后。
制作火星土的过程有点像用石头做饭。首先是准备材料，主要是斜长石（27.1%）、玄武岩玻璃（22.9%）、辉石（20.3%）和橄榄石（13.7%），以及少量的硫酸镁、水合氧化铁（ferrihydrite）等等。
接下来，将原料矿石磨成粉，混合、压实，做成饼状，放进烘箱进行烘烤。烘烤完成后，将这块“石头饼”再次粉碎，新鲜的火星土壤就制作完成了。
这不是黑暗料理，这是刚从烘箱拿出来的火星土半成品。| 图片来源：University of Central Florida 视频截图
这些模拟火星土主要参考了好奇号在盖尔陨石坑（Gale crater）采集的数据，在矿物成分、基本化学性质和颗粒大小的分布上与实物非常相似。只是由于地球矿物的性质限制，合成土中镁、钠和钾元素偏高，铁和钙略有不足。
论文第一作者、UCF 博士后凯文·坎农（Kevin Cannon）介绍：“借助这样的技术，我们可以开发许多不同的模拟土壤。我们需要的大多数矿物都能在地球上找到，只是其中一些很难获得。”这些火星土中就使用了部分合成材料。
不过，由于实际因素的限制，模拟土与实物仍然存在一些差异。比如颗粒的形状，人造土的制作主要依靠机械粉碎，这一过程显然与长久、缓慢的风化过程非常不同。另外，出于实验安全的考虑，合成土中没有添加真实存在于其他星球上的有毒物质，人造火星土中就不含高氯酸盐。
模拟行星、小行星土壤其实有着相当旺盛的需求市场。2017 年 7 月，《自然》（Nature）期刊上的一篇文章指出，许多团队在进行这方面的研究，光是模拟月球土就已经有三十多种，但是没有人能完美模拟所有的物理化学性质；在一些方面能够完美模拟的土壤，在另一些方面就可能表现得很糟。
研究的第二作者、UCF 物理学教授和地质学家丹·布里特（Dan Britt）也表示，目前研究使用的的模拟土壤没有统一的标准，所以用不同样品做的实验之间没有可比性。
研究团队开发的模拟火星土 1 号（MGS-1 Mars Global Simulant）。| 图片来源：https://sciences.ucf.edu/class/exolithlab/
为了测试各种轮子和钻头能否在另一个星球正常运行，航天工程师需要在相似的场地上进行测试；为了研究行星环境、行星起源等问题，科学家也需要相应的样品进行分析。如果能够生产出接近实物、统一标准的模拟土壤，让它得到广泛使用，这无疑会大大促进航天科学的发展。
为了满足不同的研究需求，研究团队还开发了另外两款富含硫或黏土的火星土、来自月海或月球高原的土壤和多种小行星土壤。
模拟月海土壤 1 号（LMS-1 Lunar Mare Simulant），产量有限，发货时间 2 个月后。| 图片来源：https://sciences.ucf.edu/class/exolithlab/
尽管这类产品看起来前景不错，研究团队并不打算用它赚钱。他们成立了一个非营利项目组负责销售工作，所有产品按成本价出售，并且通过论文（可查看全文）和实验室网站公开了详细的配方和制作方法。
布里特说：“我希望，通过使用这样的材料，我们能见证重大研究进展的发生。”
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参考资料：
1. Cannon, Kevin M., et al. "Mars global simulant MGS-1: A Rocknest-based open standard for basaltic martian regolith simulants." Icarus 317 (2019): 470-478.
2. https://today.ucf.edu/ucf-experimental-martian-dirt/
3. Witze, Alexandra. "Why planetary scientists want better fake space dirt." Nature News 547.7662 (2017): 146.
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