我們有一天會殖民太空嗎?我們的孩子會拜訪其他星球嗎?為了實現這些目標,我們需要克服一個關鍵的挑戰:如何在遠離地球的地方養活自己?植物在人類太空飛行中,可以作為食物和提供清新的空氣,代謝太空艙空氣中的二氧化碳,產生氧氣並且控制濕度。
1946年美國國家航空諮詢委員會(美國太空總署前身)利用德國的V-2火箭發射了攜帶玉米種子,以觀察它們如何受到輻射的影響,這是第一批太空旅行的種子註2;從那時起,科學界已經開始了解有關太空環境對種子發芽,代謝,遺傳,生物化學乃至種子生長的知識。
在臺灣這是一個全新的題目「送臺灣種子上太空」,可以讓國內的科學家研究種子在太空旅行時,在微重力、高輻射的環境中所造成的影響。太空旅行種子返回地球後,臺灣的科學家擬訂研究的主題,包括生長出來的植物的形態、生理學、營養價值和生化特性等。
國家太空中心 黃正中研究員
國際太空站
臺灣種子上太空將要住在國際太空站,這是由美國、俄羅斯、日本、加拿大和歐洲五個國家區域共同合作建置,提供了一個長期的環境,可以進行廣泛的科學研究,包括太空醫學和生命科學等等,同時還可以供研究人員居住的環境。其中在國際太空站上有日本製造的Kibo太空艙註3 (日文為希望之意,圖一),日本透過Kibo太空艙進行各項與太空環境相關應用的研究題目。
國家太空中心是亞洲太平洋區域太空機構論壇Kibo-ABC工作小組的成員,透過Kibo-ABC下的計畫「亞洲種子計畫-送種子上太空(AHiS)」(圖二),與中興大學農資院及農委會農試所合作,規劃將臺灣的種子送到國際太空站的Kibo太空艙,以進行太空環境的實驗,這也是臺灣種子首度上外太空。
▲左:國際太空站希望號實驗艙(圖一);右:亞洲種子上太空的Logo(圖二)
如何選擇上太空的種子
與地球相比,太空真空中的生存條件非常的惡劣,種子在太空中的輻射線和宇宙射線、低壓和微重力的環境旅行,令人好奇這些太空種子會變得更強壯或者衰弱,各國又如何選擇上太空的種子?
通常各國選定的種子,考慮有兩種特性;一是國家特有或象徵意義的,如泰國選了國花俗名黃金雨的阿勃勒,澳洲選的是國花金合歡,紐西蘭選的是紐西蘭原生種聖誕紅等。另一類是作物,例如印尼選了芹菜跟洋蔥的種子。馬來西亞是聖羅勒。
我國原擬送臺灣重要的作物稻米,包括水稻臺梗9號及水稻臺農67號,由於種子必須先送去日本後,再集中各國種子一起送去美國發射到國際太空站,但因美日間無法輸出任何稻子種子,所以排除稻米種子。國家太空中心最後決定送番椒與向日葵,以及象徵臺灣原生生命力的姬蝴蝶蘭及臺灣藜等四種種子上太空。預定於11月由Space X火箭送上太空,種子大約會在明年2月返抵地球,自美國送到日本再送回臺灣。
▲ 左:姬蝴蝶蘭(圖三);右:臺灣藜(圖四)
▲ 左:番椒(圖五);右:向日葵(圖六)
圖片來源:農委會農試所
太空旅行的番茄種子註4
在2017年美國和加拿大學生共同進行有趣的實驗,他們拿到了的太空旅行回來的番茄種子,這些種子在國際太空站微重力和高於平均水準輻射環境飛行了36天,太空旅行的番茄種子返回地球以後,美國和加拿大約有超過300萬名學生參加Tomatosphere計畫(圖七),通過動手種植太空番茄的實驗,使學生對太空產生了真正的興趣。
實驗方法採取對照組種植,包括太空旅行種子和一般普通種子,小學生事先不知道哪一些種子是上過太空,憑〝盲測〞將兩種番茄生長實驗結果回報給美國和加拿大太空總署,藉由實驗數據來了解微重力環境對植物的長期影響,未來番茄的種子將成為去火星的候選作物之一。
▲ 加拿大太空總署Tomatosphere計畫網站(圖七)
https://www.asc-csa.gc.ca/eng/educators/tomatosphere.asp
我國與多邊太空組織加強合作
太空探索的魅力對年輕人來說非常強大,經由這一次太空亞洲種子計畫-送種子上太空(圖八、九),未來太空中心將持續參與多邊太空組織計畫,以提升我國在國際上的能見度;使我國太空計畫將更加多元化,引進更多人才加入太空探索的行列,達成培育我國太空科學人才的目標。
▲ 郵寄包裝好的臺灣種子到日本(圖八、圖九)
參考網站
註1:國際太空站維基網站:https://en.wikipedia.org/wiki/International_Space_Station
註2:The Conversation:https://theconversation.com/seeds-in-space-how-well-can-they-survive-harsh-non-earth-conditions-81803
註3:國際太空站希望號實驗艙維基百科:https://en.wikipedia.org/wiki/Kibo_(ISS_module)
註4:加拿大太空總署Tomatosphere計劃網站:https://www.asc-csa.gc.ca/eng/educators/tomatosphere.asp