随着人类对火星的探索与了解越来越深，科学家已经在构想着如何将人类迁移到这个地球的邻居上生活，如何在这颗红色的星球建造人类的居住环境。除了居住以外，我们还需要考虑饮食问题，毕竟“民以食为天”嘛。那么，我们移民火星上的话，都能吃什么?更多精彩尽在出国留学网!
太空食物的变化
今天，人们对太空食物的印象可能还停留在早期的太空探索时期，那时候的宇航员只能食用一些装在软管中的糊状食物，如肉浆、果浆等，或是一些便于食用的成块的或是冷冻干燥的食物。
实际上，随着航天事业的发展，太空食物已经大变样了，如今，国际空间站的宇航员已经能吃到汉堡、肉饼、甜点等多达170多种的主食、点心和饮料。虽然太空食物变化很多，而且口味也很丰富，但仍然保持比较单一的形式——干燥。宇航员只能利用加热或者加湿的方式才能食用食物。
那么，既然有这么多的太空食物，是不是这些食物以及这种单调的食物形式就能满足火星上的生活?
火星食物的科学探索
2013年，美国宇航局在夏威夷开展了一项太空探索模拟研究项目，该项目是基于2035年将人类送到火星生活的背景下展开的。研究人员在夏威夷的一座火山斜坡上建立一个小型穹顶实验室，模拟火星环境，探索生活在“火星”上的人的心理与生理健康等问题。
其中一项研究就与饮食有关。在实验室中，研究人员要利用储藏室中的东西做一顿饭，其中主要包括一些耐储存的食品，例如鳗鱼罐头、蛋晶体、小苏打、扁豆、干的鸡肉和牛肉等即食食品和冻干食品。该实验主要是为了测试两种不同的烹饪模式的好坏利弊——即食模式和需要烹饪模式。结果发现，大多数宇航员更喜欢需要烹饪的蔬菜类食品，这些食物烹饪过程操作简便，味道也不错。
可是，火星上的土壤难以种植地球上的蔬菜，美国宇航局为此专门研究了如何在太空中培育蔬菜。他们制作了一个名为“蔬菜盒子”的植物生长系统，“蔬菜盒子”大约有一个双屉柜的大小，其内有为蔬菜种子提供土壤和化肥的培育垫层和营养素，并在底部设计了特殊的灌溉系统，以解决太空中不能浇水的问题，盒子则利用一组LED灯为蔬菜种子提供光照。另外，盒子的特殊构造还能从太空舱内吸收热量和二氧化碳，为蔬菜种植构造了一定的生态循环。
这个“蔬菜盒子”已经收获了一种深红色的生菜，只需要无毒的纸巾擦干净就能食用了。如今，美国宇航局正在利用这个特殊的植物生长系统对其他的蔬菜进行相应的测试，如胡椒、萝卜、西红柿等，以此来观察这个生长系统是否适宜大多数蔬菜的生长，为以后火星居民的饮食提供可靠的帮助。
火星生态环境的探索
“蔬菜盒子”为美国宇航局的火星之旅创造一个“生物再生生命保障系统”提供了基础。这是一个类似小型地球的人工生态系统，在里面的人与物的行为互动就像在地球一般，人类呼出二氧化碳，植物群则吸收它促进自身的生长，从而为人类提供人体所需的矿物质和维生素。
不过，“蔬菜盒子”没有办法大规模扩展，难以满足未来大量火星居民的饮食。因此，科学家设想未来在火星构建一个能循环作用的生态环境。
事实上，在地球上还是有一些区域的环境与火星类似的，这些区域对构建火星生活圈的研究起到了很重要的作用。在美国犹他州就有一块被称为“圣拉斐尔膨胀”的区域，这是地球上少有的能体验火星地貌环境的地方，那里遍布着峡谷、平顶山和山丘，其鲜明的景观结构与火星地貌有着惊人的相似之处。
因此，美国宇航局在该区域成立了一个火星沙漠研究站，旨在模拟火星环境的各方面条件(如昼夜温差大、空气有毒、地质土壤不能种植任何植被等)，帮助科学家研究如何在火星上生活。这是一个高11米、直径8米的两层圆柱形栖息地，楼下是科学与工程实验室，楼上分布着生活区、社交区和一个小厨房。值得注意的是，该栖息地由一个地上洞穴通道连接着一个温室，这个温室里覆盖着火星土壤的复制品——火山灰中的铁锈色尘土，里面尝试着种植了胡萝卜、啤酒花、藜麦、洋葱、香菜和罗勒等植物。
温室与人类生活站构成了一个较为类似地球上的人与植物的互动生态环境，为未来的火星居民日常生活圈的建立提供了充分的论证基础。实际上，这些只是地球模式在火星上的复制，而真正的火星饮食是怎样的还有待科学家深入的观察与研究。
与地球一样四季分明的火星
在那遥远的数千万公里之外，一颗红色的行星正在吸引着无数天文学家热情期盼的眼光，那就是火星——在地球运转轨道外侧的陪伴了我们亿万年的邻居。火星是除金星之外离地球最近的行星，与地球的距离在5570万公里～12000万公里之间。
火星与地球之间尽管相隔数千万公里的空旷空间，却与地球有着很多神秘的共同之处：它也是一颗固态的岩质行星，半径大约是地球的一半，但体积大约只有地球的1/7;火星上也有两个白色皑皑的极冠，这两块区域冬季增大、夏季消融缩小，与地球极为相似。此外，火星上面也同样有高耸的山脉、幽深的峡谷、飘荡的白云、怒吼的风暴，它与地球一样也是四季分明，甚至一天也是24小时。因此，它被人们称为地球的“孪生兄弟”，与地球一起被认为是太阳系内生命可栖居区域。
仅仅在100多年前，人们还普遍相信火星上存在高级智慧生命，有关“火星上的运河”、“火星人大战”、“火星上的狮身人面像”等等的猜测与幻想很多年来一直不绝如缕。但人们对火星的了解越多，人们的失望也就越大。自从上世纪60年代以来，人类已向火星发射了30多个探测器，不仅没有找到智慧生命的踪迹，而且连最简单的微生物也没有找到。火星探测器带给我们的讯息是：火星是一个布满了大小石块的沙漠星球，其表面是一片荒凉、寒冷和死寂的世界，没有一丝生命的气息!
这颗与地球如此相似的星球为何最终没有像地球那样孕育出纷繁复杂的生命?在数十亿年前的早期，它有过生命活动的迹象吗?如果有，那么是什么原因使生命的进程被打断?更深层的问题是：在广阔的宇宙中，只要是与地球相似的星球，就必然会产生生命吗?如果真是这样，那么火星为什么给我们提供了一个反证?生命究竟是偶然还是必然?通过对火星和地球截然相反的命运的比较，我们或许能够更好地揭开宇宙生命之谜。
两颗洪水泛滥的星球
50亿年前，在银河系一个旋臂上，有一块星际气体云坍缩了。这次宇宙中毫不起眼的坍缩事件最终创造了宇宙亘古未有的奇迹——智慧生命。这块星际气体云核心的温度很快上升到1000万K，接着燃烧成一颗黄色的恒星——这就是我们的太阳。围绕太阳旋转的大量宇宙尘粒依靠引力逐渐聚集成团，然后形成了太阳系的九大行星，其中有两个相互靠得很近、禀性相同的兄弟——地球与火星。
在诞生之初，这兄弟俩都遭遇了相同的命运。初生太阳系内有无数大大小小的岩石在四处游荡，肆意撞击着尚在襁褓中的行星。巨大的碰撞对这两颗行星来说都是家常便饭，每月至少发生一次。碰撞后抛射出去的烟雾与尘埃遮天蔽日，笼罩在行星上空，久久不能散去。据估计，在太阳系行星形成后，陨石风暴前后延续了约7亿年。直到今天，在砂砾遍地、荒凉沉寂的火星表面，还遍布着遭陨星袭击后形成的坑坑洼洼，但地球上的陨石坑已被长时间的风蚀和水蚀消磨掉了。
那时，两颗行星都是没有水、没有生命、漆黑一团、异常酷热的行星。乍看起来，它们都没有形成生命的可能性。
然而，陨石通常都含有丰富的水分，正是这持续了数亿年的陨石风暴为两颗行星带来了最初的水气。随后，两颗炽热的星球都经历了频繁的火山活动。火山爆发时，岩浆铺满了较低的盆地，大量气体从岩浆中释放出来，与陨石留下的水气混合，在两颗行星上空形成了饱含水分的原始大气层。原始大气层形成以后，随着两颗行星的温度逐渐降低，某些气体就会冷凝成雨，分别在两颗星球上产生了最早的海洋。
火星因为在地球的外侧，受到陨石的撞击比地球还多，得到的水气也比地球多得多。因此，火星早期的水比地球丰富得多。据估计，火星上海洋的深度曾经平均可达10万米深，比现在地球海洋平均5000米的深度要深出20倍。
作为火星上曾经洪水泛滥的证据，火星表面现在布满了纵横交错的沟壑，很可能是干涸的河床。它们多达数千条，长度从数百公里到 1万公里以上，宽度也可达几公里到几十公里，蜿蜒曲折，极为壮观。它们主要集中在火星的赤道区域附近。河床的存在使科学家们认为，现在干燥异常的火星曾经有过大量的水。而火星两极至今仍有残存的干冰和水冰，这些水冰如果全融化，可在火星表面形成10米的均匀水层。
生命的曙光同时出现
在数亿年不断绝的陨石雨中，与水分子相伴同行的是孕育生命的有机分子，它们不仅投向了地球的怀抱，也同样投向了火星的怀抱——在太阳系初期变化剧烈的环境中，生命的曙光同时出现在火星与地球上。
这些有机分子是生命的“种子”，它们需要什么样的条件才能在一个星球上生根发芽、茁壮成长呢?
液态水是生命产生的先决条件，其它都是次要的。因为水能溶解各类化学物质，使分子能亲密接触，进行化学反应，制造生命所需蛋白质，并能运输养分，排泄废物。更重要的是，水能被分解成氢和氧，直接参与生物化学分子反应，成为生命不可或缺的一部分。
别的液体能代替水吗?土星的土卫六上有石油类海洋，海王星的海卫一上有液态氮海洋，别的行星上还有硫酸、液态氨、液态甲烷等海洋。但这些液体参与基本生命化学反应的能力有限，更谈不上参加制造复杂的蛋白质和遗传基因了。
因此，维持生命，一定需要水，离开水，生命就无法起源和演化。以“水淋淋”来形容生命核心和组织环境，最恰当不过。作为典型例证，我们知道，人体内有70%是水分，即使是地球上最简单的生命大肠杆菌，水也占其总重量的70%。
水与生命的分子同时落到两个星球上，这一切表明，在创造生命的历程中，火星与地球曾站在同一起跑线上。但火星与地球生命故事的相同之处，至此结束。从这点起，火星与地球开始分道扬镳，各奔前程。
火星上水与气的大逃亡
太阳系共有四大颗岩石行星——水星、金星、地球与火星，火星是距太阳最远的岩石行星。火星之外，是小行星带，再向外走，除冥王星外，其余的木星、土星、天王星、海王星皆为巨无霸的气体行星。木星强大的引力很可能掠夺了火星轨道上的部分原始材料，使它先天营养不良，长成一个有厚厚的地壳和像小铁球一样的核心的小矮个。由于天生瘦弱，火星在与地球进行的生命竞赛中，很快就处于下风。
40多亿年前，初生火星的材料正在进行大分化，重金属类如铁等，向火星地心沉积，轻的物质如二氧化碳、水等，向火星地表之上浮离，而大量氢气因为最轻，所以一直窜升到外大气层。由于瘦弱的火星其重力场仅为地球的38%，平均逃逸速度仅需约每秒5公里(相比之下，地球的平均逃逸速度为每秒11.2公里)，因此火星上的氢气在初生太阳猛烈的紫外线照射下，取得足够的能量，很容易就达到脱离火星的速度，一去不复返。众多逃离的氢原子汇合成一股巨大的朝火星外喷射的气流，还同时拖走了更多的其它成分的大气，造成火星大气集体逃亡潮。
数亿年的陨石雨给火星带来了大量的水，但这些水来得快，去得也急，很快又被火星大气裹挟着逃向太空。每次陨石碰撞火星，虽然也带来一些水，但其产生的能量也使火星上原有的水大量汽化，并激起一股高速反弹的气流，轻易逃离火星。更厉害的是陨石以接近切线的角度撞上火星，火星像是在胃部被重重击上一拳，向外太空做抽搐性疯狂大呕吐。专家称这种由陨石碰撞造成的行星水损耗现象，为碰撞侵蚀。很可能，在最初的7亿年中，火星处于既是大得水又是大失水的时期。
38亿年前陨石风暴停止，火星得水率和失水率都在减缓，但火星大气仍在绵绵不断地逃亡。最终，整个火星的大气压降成仅为地球的1/150，在这么低的大气压下，火星表面液态水无法存在，其一点残存的水分只能转入地下，或成为深藏不露的地下水，或变成地下永冻层。而火星地表则变得永远荒凉干燥。
几十亿年下来，小矮个火星根本无法保住自己的大气层，气压低，则大气吸热和存热能力低，天寒地冻，地表液态水消失。强烈的紫外线与各类宇宙射线长驱直入，把地表消毒得干干净净，连有机分子都被分解怠尽，不复存在。即使生命能耐高温、高压、无氧、高碱、超咸的环境，但是却无法抗拒高辐射能量。辐射能打入细胞内核，击断遗传基因长链，扼杀生命复制演化的契机。因此，数十亿年前火星上的生命，至今恐怕早已灰飞烟灭，或变成化石，或深藏地下，不再露面了。
生机勃勃的地球
而地球是幸运的，它恰倒好处的引力维系住了原始的大气层和液态水。但早期地球的环境也极为恶劣，陨石风暴过后，火山活动活跃、硫磺浓汤漫流、地表灼热、闪电频频，没有一点氧气。今天绝大部分地球生物，是无法在那个环境中生存的。
但生命的顽强正表现在这里。从天上来的简单的有机分子，在氮、碳、氢气体丰富、温暖潮湿的环境下，首先进化出来的是厌氧古细菌，它们生活在90℃以上，吸收硫、氢、二氧化碳等化学能量生长繁殖，如果温度低于80℃则停止生长。因此它们具有耐高温、喜硫磺和甲烷等古怪个性，适应了当时异常恶劣的环境——最初的生命在地球上站稳了脚跟。
然后，地球生命的转折时刻到了，肩负着伟大转折使命的是一种早已消亡的古细菌——氰细菌。它首次使用太阳能进行光合作用，摄取二氧化碳，吐出氧气，此后对地球大气持续加氧10亿年，彻底改变了地球原有的大气成分，也永远改变了地球的未来命运。它们为未来更高级更复杂的喜氧生命披荆斩棘，开创了崭新的环境，而自身却不幸葬身于这个环境。地球生命史上最悲壮的一幕——“氧的大屠杀”，使第一代地球生命古细菌几乎全部灭绝，目前只有一点残余躲在深海海底。
氰细菌的伟大献身换来了地球上湛蓝的天空，当氧气充溢着地球天空时，地球生命开始了一个长达30余亿年的波澜壮阔的进程。
在火星与地球的生命竞赛中，地球最终成为胜利者，孕育了万千生命，并成功地诞生了高级智慧生命，现在已是一个生机勃勃、充满活力的行星;而小个子火星则因气力不支，很快就退出了竞争，现在成为一个万籁俱寂、死气沉沉的行星。
这两颗星球的生命故事告诉我们：生命诞生所依赖的条件是极为苛刻的，即使是像火星这样同地球如此相似的星球，其艰难的生命历程也半途停顿，那么，在宇宙其它地方，生命产生发展的可能性又有多大呢?
行星上一无所获
许多科幻作品常常会提到，在某一颗遥远的卫星上住着外星人。例如，《星球大战》里郁郁葱葱的森林卫星恩多，《阿凡达》里美得令人窒息的卫星潘多拉，而恩多和潘多拉都还围绕着一颗类似木星那样的气态巨行星。不过在现实中，我们连一颗太阳系以外的卫星(系外卫星)都没有找到。
不过在过去的20多年里，天文学家花了很大的精力来寻找类似于地球的系外行星。这是因为我们生活在行星上，所有大家估计外星人更有可能生活在类似地球的行星上。2009年，美国宇航局还发射了开普勒太空望远镜，专门用来寻找类地行星，目前它找到的并被证实的系外行星已经超过了1000颗。那么，开普勒太空望远镜是如何搜寻系外行星的?
事实上，开普勒太空望远镜通常不能直接看见这些系外行星。不过，当一颗行星在观测者面前经过其环绕的恒星时，会遮挡住光线。这样，探测到的恒星亮度会周期性地变暗。这种现象叫做“凌星”。开普勒太空望远镜主要探测凌星现象，以此来找到系外行星。
对类似于地球的系外行星的搜寻仍在继续。不过，如果想找到外星生命或适宜居住的星球，寻找系外卫星反而更有希望。为什么会这样?
以量取胜的系外卫星
主要的一个原因是系外卫星数量多。例如，我们的太阳系只有8颗主行星，而适宜居住的仅有一颗，但是太阳系已发现的卫星总数就有168颗。所以在太阳系之外，卫星的数量肯定多于行星的数量，因此，合理的推论是适宜居住的卫星数量也会更多。
另外，要寻找外星生命应该去宜居带中寻找(宜居带是行星系统中一个温度适合形成稳定液态水的范围，而液态水常常被看成生命的必需物)。不过，开普勒太空望远镜所发现的处在宜居带上的系外行星大部分都不是类似地球那样的岩石行星，而是类似于木星那样的气态巨行星。气态巨行星通常被认为不适合生命居住，不过围绕它们的岩石卫星却很有可能变为一个适宜生命生存的地方。
难寻的系外卫星
看起来，我们应该努力去寻找系外卫星。不过找到系外卫星却是一件很难的事情，主要的原因是它们大都太小了。卫星必须足够大，凌星时才能对恒星亮度起到足够大的附加影响。我们的太阳系中最大个儿的卫星是木卫三和土卫六，它们的半径大约是地球的40%左右。如果这种尺度是宇宙中最常见的，那么它们刚好超出了开普勒太空望远镜的探测范围。
不过，即使系外卫星足够大，发现它也是一件很难的事情。行星凌星时，恒星亮度会周期性地变暗，不过如果有一颗卫星围绕着行星，那么这颗卫星可能有时会位于行星的背后，有时会位于行星的前方，有时会位于行星的一侧，对恒星亮度产生的额外影响会很无常。这种无规律的影响，使得天文学家很难直接判断这是由卫星引起的，还是其他因素引起的。
寻找系外卫星
不管多么难，也无法阻止天文学家寻找系外卫星的热情。天文学家想到的首要办法，就是找到一种检测算法，来从凌星现象中细微的影响里分析出是否存在系外卫星。
来自美国哈佛-史密森天体物理学中心的戴维·基平以及他的同事正刻苦地研究，如果行星拥有一颗卫星，卫星对行星的凌星会产生哪些具体的影响，例如卫星对凌星所发生的时间以及持续的时长的影响，以及卫星的引力对行星运动的影响等等。然后，他们再从开普勒太空望远镜所获取的数据里寻找线索。
现在，基平等人利用了美国宇航局的“昴宿星团”超级计算机，对57个行星系统进行了分析，他们希望在2015年年底前能完成300个行星系统的分析。他们所研发的技术已足够灵敏，当完成这次分析时，他们应该能够发现足够多的系外卫星。
而来自加拿大麦克马斯特大学的勒内·海勒的研究表明，一颗有木星好几倍大小的行星，可以拥有一颗火星那么大的卫星，而开普勒太空望远镜有能力发现这么大的卫星。海勒所领导的研究小组已经开发出一种技术，通过比较同一颗行星多次凌星引起的恒星亮度的变化，来寻找出任何可能存在卫星的迹象。他们正申请经费，准备去利用开普勒太空望远镜获取的数据来寻找系外卫星。
2015年6月，美国德克萨斯大学的华金·诺约拉却另辟蹊径，开始去监听系外卫星所发出的声音。这听起来有点不可思议，但是木星中具有电离层的卫星穿过木星的磁场时会产生无线电波，所以诺约拉希望系外卫星也能如此。系外卫星的无线电波抵达地球时会十分弱，所以诺约拉决定试着监听波江座ε星b(一颗离地球有10光年左右的行星)是否会拥有产生无线电波的卫星。他还决定去监听附近其他两颗恒星，仅仅是碰碰运气，虽然在那里还没有发现系外行星。
不管怎样，天文学家大都认为只需再过几年，就可以找到一颗系外卫星。
远离宜居带的系外卫星
但这只是艰苦任务的开始。最重要的是，我们得知道系外卫星是否适合生命生存。它们拥有液态水吗?它们的大气中会有氧气吗?
但是如何知道系外行星的大气成分，这是一个棘手的问题。知道遥远的行星的大气成分，最好的办法则是观察它所反射的星光的光谱，因为大气中特定化学元素会吸收特定的谱线。但是，一颗系外行星如果足够温暖，表面有稳定液态水的话，它必然很靠近恒星，这意味着它所反射的星光通常淹没在恒星本来的星光之中。
但上述情况并不适用于所有的卫星。一些围绕气态巨行星的系外卫星即使离恒星比较远，处在传统定义的宜居带之外，也可能仍具有适宜生命存在的条件。这是因为所围绕的气态巨行星会给卫星带来额外的热量，例如，反射光以及热辐射等。
另外，卫星还会从潮汐加热的作用中获得更多的热量。在拥有多个卫星的系统中，不断变化的引力会不停地拉伸和挤压卫星，造成摩擦并在卫星内部产生巨大的热量。而这种效应足以使得卫星即使离恒星很远，表面也可以存在稳定的液态水。
例如，如果一个冰封的卫星离它所围绕的行星足够近，强烈的潮汐力可能会融化冰，但由此产生的水和泥浆会更容易变形，它们产生的热量更少，卫星就不会继续变得更热并烧干所有的水。另外，一部分水反而会结成冰。这样，在一个被潮汐加热的卫星表面上就可以稳定存在大量的液态水。
大一些的被潮汐加热的卫星，如果离恒星足够远的话，它们发出的红外线可能会变得可测。这样，天文学家可以不需要任何复杂的检测算法，只需红外天文望远镜就可很容易找到它们。而且，红外天文望远镜还有机会从接收到的红外线中直接分析出卫星的大气成分，例如可以分析出大气是否含有二氧化碳或甲烷。
但即使如此，现在所有的红外天文望远镜都还不足够强大。例如，美国宇航局在2003年发射的斯皮策太空望远镜是当前太空中最大的红外望远镜，但只能看到离地球几百光年内的温度超过700°C的系外卫星。不过，美国宇航局准备在2018年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜，它将能看到离地球更远的、温度在27°C左右的系外卫星。
这一切意味着，我们可能会很快地找到适宜居住的卫星。不过，不要过分期待能发现外星生命，所有关于系外卫星是否适宜生命生存的观点都还只是猜测，直到我们真的发现系外卫星。但如果太阳的行星系统在宇宙中是很普遍的天体系统的话，那么要想找到外星生命，我们就应该把重点放在系外卫星上。而现在，“卫星猎人”正在行动。
