《火星救援》（The Martian）改編自安迪·威爾2011年出版的同名科幻小說，相信大家都已經看過，在這部少見的、沒有反派的電影中，人類通力協作完成了一個看似不可能的任務，其科幻內容相當硬核。不過今天筆者打算針對其中的一個情節跟雷德利老爺子較較真：馬克·沃特尼真的能在火星上用便便種土豆養活自己嗎？
劇情
好吧，如果有一些還沒有看過電影的朋友，筆者先簡單介紹一下劇情：整部電影圍繞著一個叫做馬克·沃特尼（Mark Watney）的太空人在火星上的故事展開，作為阿瑞斯三號（Ares 3）載人火星任務的一員，馬克在一場突如其來的風暴中遭遇意外，所有人都以為他已經死去。為了保住其他隊員的生命，任務指揮官不得已只能啟動返回艙，將馬克獨自留在火星地表。
關於這一個橋段其實也有許多爭議，主要集中在火星的大氣密度僅為地球的1%，就算再猛烈的風暴也不足以將返回艙吹倒，不過這不是今天要討論的重點。
在自己的隊友離開之後，馬克甦醒了過來，他雖然身受重傷但頑強地活了下來。不過此時他卻要面臨一個更為現實的問題，如何獨自在火星生存下來，並且等待需要超過兩個火星年才能抵達的阿瑞斯四號。
火星日比地球日稍長一些，24小時多一點，但火星公轉需要超過600個火星日，所以一個火星年大約是地球年的1.88倍。
飲用水其實比較容易解決，可以使用登陸艙下降段用剩的聯氨來製造（N2H4+ O2 → 2H2O + N2↑），但食物短缺就成了頭疼的問題。
除了他隊友留下來的食物可以支持大約400天左右，馬克還需要平白製造超過三年的口糧（原本計劃是三年，但其實是一年）。於是馬克想到了便便，呃...準確地說是利用便便來種植馬鈴薯，這也是今天我們要討論的重點。
首先，人體可以僅依靠攝取馬鈴薯而長時間存活嗎？
老實說，還真的可以。除了含量最多的澱粉之外（碳水化合物），馬鈴薯幾乎包含了所有人類最需要的所有營養元素，從維他命C到蛋白質和脂肪，甚至連一些基本金屬元素如鈣和鉀也都有。
有一個叫做美國華盛頓馬鈴薯協會（筆者也是查資料的時候第一次聽說有這個協會）為了宣傳土豆的好處，曾經做過一項挑戰：全程直播自家的一個會員連續60天只吃土豆。老實說只吃土豆的確可以在一段時間裡支持人體所需的營養，但是用那哥們兒自己的話說，「這TM實在是太痛苦了」（第三天那個受試者已經忍不住罵娘想退出了）。所以到後面，他自己想出了各種各樣的吃法，比如做成薯片、土豆餅加上大量的調味料等等才算是完成了這項實驗。
所以從中也可以看出，馬克僅僅依靠土豆撐過一年的確可能，就是要加上很多附加條件，比如他需要將正常的補給餐品和土豆混合攝入（高熱量麵包），再配合藥物補充一些其他微量元素，但這麼做的難點其實是在心理層面。我們想像一下，沒有炒土豆絲或者炸薯條這樣的做法，而是每天只能吃簡單加熱的馬鈴薯，就這樣過一年......
好了，既然這種生存方式是可行的，那麼在火星上種植土豆也是否可行呢？
如果算火星到太陽的距離，大約是地球到太陽距離的1.5倍，同樣的緯度，到達火星地表的陽光強度大約只有地球的60%。
不過「阿瑞斯三號」的降落地點位於火星北半球的阿西達裡亞平原（Acidalia Planitia region），在火星上尚處於春夏之際，相對南半球來說陽光還算充足，所以蔬果可以種，但是長得肯定要比地球上慢許多（當然馬克的土豆大棚是在室內，他可以使用其他的手段增加日照供應）。
火星的公轉軌道是橢圓形的，所以日照強度十分不穩定，好在阿瑞斯三號任務的日期是2035年11月7日UTC，此時火星距離太陽的距離相對比較接近。
不過最大的問題還是火星的土壤缺乏營養，地球上的泥土首先有細菌，能夠從大氣中汲取氮為土地增加肥力，更不用說各種動植物屍體腐爛而產生的營養物質了；但火星沒有這些條件（「好奇號」對火星巖石樣本的分析中僅發現了一些金屬元素和少量的氮、氫、氧、磷）。於是馬克此時自然而然地想到了人類千百年來使用至今的天然肥料——便便。
「阿瑞斯三號」在火星表面的計劃滯留31火星日，但是在18火星日出現意外，所以六名太空人在這18天時間裡留下了大量排洩物。
但問題是這些便便不能被直接用於給土壤增肥，因為即使是新鮮的排洩物也很難被植物的根系直接吸收，事先需要有一個漫長的發酵過程，農業上稱之為腐熟。當然我們可以理解為電影的長度有限，不可能事事據細地照顧到所有情節，而我們也的確看到了馬克·沃特尼帶著鼻塞處理那些便便的鏡頭，筆者姑且就算他考慮到了這點吧。
不過使用人體排洩物最大的問題倒不是農業上的，而是對火星環境可能會造成的不可預知的影響。因為每個人體內都有不同的微生物，包括寄生蟲、細菌、病毒。即使是一個健康人，體內的微生物未必會對本人造成影響，但是一旦進入了全新環境，誰都不知道它們會為了適應環境而產生怎樣的變化，這也是為什麼太空人的排洩物需要被小心地封存起來。
說不定人類把馬克·沃特尼接回地球後，下一批「阿瑞斯四號」的太空人會在火星遇到大腸桿菌變異出來的外星怪物也未可知呢。
既然種植和食用都有可能實現，那是不是就說明這個這個情節真的就完美無缺了呢？
2008年「精神號」火星探測器傳回的數據表明，火星的土壤中含有0.5%的高氯酸鹽（perchlorates），看上去似乎含量不高，但是已經遠超安全標準，而土豆這類根莖植物是很容易吸收高氯酸鹽這種有毒物質的。
高氯酸鹽可以看作一種鹽類，可以被用於火箭燃料和爆炸物，人體吸收超過閾值會干擾甲狀腺素的分泌，影響正常的新陳代謝。
不過像馬克·沃特尼這樣每天食用一個土豆是否會超過閾值呢？答案是不一定，要看土豆的生長周期和土壤的具體狀況；而且和丟掉性命相比，讓身體承受一點點高氯酸鹽的侵蝕也算是一種取捨吧，不能完全說明這個劇情有問題。
看來以目前人類的技術水準，要在火星上種植土豆不是不可能，只是完全沒有經濟效益。由於需要解決前文提到的這些問題，所以可能還不如直接運上去來的便宜。像《火星救援》中的這個例子其實更多是在向我們展示人類航天事業的艱難，以及航天員那種遇到困難不放棄的精神。
不過筆者要在這裡聲明，以上觀點都是基於目前網際網路上公開的火星資料所做出的推測，並不是嚴謹的科學結論。
我國的「天問一號」如今已經在軌飛行超過4億公裡，還有一個月不到就將抵達火星被其引力捕獲，在今後的幾個月中擇機登陸火星表面。
在這裡預祝「天問一號」獲得圓滿成功，向一步一步把科幻變成現實的中國航天人致敬！
#天問一號#