橘紅色星球上的荒涼大地給了劉永定一個(gè)夢(mèng)：用藻改造火星，讓它變成綠色，適宜人類(lèi)生存。武漢科學(xué)家、中國藻類(lèi)學(xué)會(huì )理事長(cháng)劉永定堅信，早期的地球之所以變成今天的綠色星球，藻起了至關(guān)重要的作用，反過(guò)來(lái)，藻一定可以改變火星。

　　12月10日，在昆明市滇池高原湖泊研究院劉永定院士工作站，從事了40多年藻類(lèi)研究的劉永定說(shuō)，把藻送上火星是他最后的夢(mèng)想，火星地球化（即將火星改造成適合地球生命棲息的星球）應該是21世紀人類(lèi)最偉大的冒險和挑戰。

　　氦氣球上搭載的荒漠藻。 

　　4次模擬火星環(huán)境試驗種藻 

　　今年9月中旬，一顆碩大的氦氣球從柴達木盆地大柴旦的上空徐徐升起，吊籃中放置的數十個(gè)鋁合金盒子中裝著(zhù)兩種荒漠藻——擬甲色球藻和念珠藻。氦氣球將這兩種荒漠藻送上3萬(wàn)米高空的地球臨近空間。

　　氦氣球是天亮前放飛的，確保正午前到達臨近空間——這里溫度為零下30多攝氏度，紫外線(xiàn)強烈，氧氣稀薄，與火星環(huán)境極為相似。

　　兩種荒漠藻究竟能不能活下來(lái)，讓地面的中國科學(xué)院水生生物研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“中科院水生所”）王高鴻博士有些擔心。

　　此次試驗前后持續7個(gè)小時(shí)，結果表明，在臨近空間停留4小時(shí)的兩種荒漠藻全部存活，王高鴻第一時(shí)間將這一結果告訴了遠在武漢的中國藻類(lèi)學(xué)會(huì )理事長(cháng)、中科院水生所研究員劉永定。

　　“我們離劉老師的設想越來(lái)越近了?！蓖醺啉櫿f(shuō)，為了證明藻類(lèi)能夠在火星上存活，劉永定帶領(lǐng)團隊先后進(jìn)行了4次類(lèi)火星環(huán)境荒漠藻耐受試驗。

　　2019年6月，第一次試驗在內蒙古烏拉特中旗進(jìn)行。團隊利用氦氣球將小球藻、念珠藻等4種荒漠藻送上3萬(wàn)米高空，結果因吊艙設備溫度過(guò)高，與火星地表溫度并不一致，荒漠藻雖均存活，但試驗并不完美。

　　當年9月，團隊將試驗地點(diǎn)選在了柴達木盆地北沿的大柴旦。這里的環(huán)境從地面到高空都與火星環(huán)境有很多相似之處。試驗用的小球藻、念珠藻和微鞘藻，在-40℃到40℃的環(huán)境中，3個(gè)小時(shí)全部存活。

　　2020年9月，同樣在大柴旦，試驗團隊將氦氣球升空高度進(jìn)行調整，試驗荒漠藻在不同的高度和環(huán)境的生命狀態(tài)。在2萬(wàn)余米高空、-20℃至20℃的氣溫中，紫外線(xiàn)輻射強度是火星的一半。這次試驗進(jìn)行了7小時(shí)，擬甲色球藻、念珠藻全部存活。

　　“目前只能說(shuō)是存活，而不是生長(cháng)繁衍?！蓖醺啉櫿f(shuō)，4次試驗都說(shuō)明藻的生命力頑強，作為模擬火星環(huán)境的試驗，荒漠藻能否在火星表面繁衍生長(cháng)還需要進(jìn)一步試驗。

　　在今年的試驗中，他們還特意用了保溫裝置，重點(diǎn)觀(guān)察藻對紫外線(xiàn)輻射的耐受力?；鹦巧线€有地下湖、鹽湖甚至液態(tài)水，即使淡水藻類(lèi)不能生存，王高鴻相信總會(huì )有其他極端環(huán)境藻類(lèi)可能存活并生長(cháng)繁殖。

　　“火星的磁場(chǎng)消失，導致環(huán)境惡性循環(huán)，而地球誕生之初同樣環(huán)境惡劣，但地球上出現的藻類(lèi)逐漸改良了地球環(huán)境?！痹趧⒂蓝磥?lái)，藻類(lèi)對物種起源和生命演化發(fā)揮了重要作用；火星上的環(huán)境特點(diǎn)與早期地球陸地極為接近，人類(lèi)探索火星，藻類(lèi)植物或許能幫上大忙。

　　藻是大約35億年前出現在地球上的，就拿古老的藍藻來(lái)說(shuō)，世界已知的藍藻約有2000種。30多億至25億年前，最原始的藍藻是簡(jiǎn)單的單細胞球狀藍藻，25億至17億年前出現絲狀藍藻，19億年前絲狀藍藻中出現了帶異形胞的念珠藻。

　　藍藻是光合自養生物，利用陽(yáng)光、水、氮、磷和其他營(yíng)養物質(zhì)進(jìn)行光合作用，將二氧化碳同化為有機碳化合物，并且釋放出氧氣?！疤罩惺菑娸椛?、微重力、亞磁環(huán)境、無(wú)水而且驟冷驟熱，藻類(lèi)在地面50%會(huì )自然變異，遺傳的變異性與保守性同時(shí)存在，空間環(huán)境會(huì )影響生命的過(guò)程，有些可以修復有些難以修復?！眲⒂蓝ㄕf(shuō)，高空環(huán)境與藻類(lèi)的變異有多大關(guān)聯(lián)仍需要進(jìn)一步研究。

　　治理滇池感受藻的頑強生命力 

　　今年78歲的劉永定從事藻類(lèi)研究已有40余年。1979年，劉永定考上了中科院水生所的研究生，師從后來(lái)成為院士（學(xué)部委員）的我國著(zhù)名藻類(lèi)專(zhuān)家黎尚豪。劉永定自此與藻結緣一生，被學(xué)界稱(chēng)為“藻王”。

　　早在20世紀80年代末，劉永定就注意到，我國胡煥庸線(xiàn)（即我國地理學(xué)家胡煥庸提出的劃分我國人口密度的對比線(xiàn)）東側的許多水體常有藍藻水華形成，甚至暴發(fā)。

　　藍藻水華是諸多藻華類(lèi)型中最普遍最嚴重的一種。含有豐富氮、磷營(yíng)養的污染物進(jìn)入江河湖庫海洋等地球表面的水體以后，為水體中藻類(lèi)及其他水生植物提供營(yíng)養，使藻類(lèi)、水生植物大量繁殖、死亡，導致水中溶解氧降低，水質(zhì)惡化，魚(yú)貝類(lèi)死亡，這種現象即水體的富營(yíng)養化。藻華就是水體富營(yíng)養化的表征，是營(yíng)養物質(zhì)加富循環(huán)受阻的表現。

　　20世紀90年代末，世界園藝博覽會(huì )要在云南昆明舉辦，滇池的水葫蘆、藍藻水華比較嚴重，導致滇池水質(zhì)惡化到劣V類(lèi)。如何讓滇池水質(zhì)盡快好起來(lái)，中科院把這項艱巨任務(wù)交給了位于武漢的中科院水生所。1995年，51歲的劉永定“掛帥出征”，擔任滇池治污和控藻的首席科學(xué)家。

　　藻類(lèi)的頑強生命力給了劉永定深刻印象。在滇池控藻的過(guò)程中他突發(fā)奇想，在水中，藻類(lèi)的強大繁衍力和蔓延力是危害，若是在沙漠中呢？

　　很快，劉永定在沙漠中發(fā)現一種荒漠藻，它們不怕曬不怕凍，耐旱耐高溫，還抗紫外線(xiàn)輻射。只要有一點(diǎn)水，荒漠藻就能生長(cháng)，在沙面上逐漸形成一層結皮，有神奇的固沙效果。這種結皮富含有機質(zhì)和營(yíng)養成分，能夠加速土壤的形成。

　　沙漠“播藻”突發(fā)奇想——用荒漠藻改造火星 

　　2001年起，劉永定帶領(lǐng)中科院水生所團隊在內蒙古庫布齊沙漠中“播藻”，效果明顯，并在烏蘭布和沙漠、毛烏素沙地等地推廣開(kāi)來(lái)，目前數萬(wàn)畝沙漠已經(jīng)被荒漠藻染綠。

　　2005年，劉永定在上海參加學(xué)術(shù)論壇時(shí)，看到火星上的大幅照片，聯(lián)想到自己在庫布齊沙漠的治理試驗，“能不能將藻類(lèi)移植到火星上去呢？用荒漠藻結皮技術(shù)改造火星?！眲⒂蓝ㄓX(jué)得，藻類(lèi)自身可以進(jìn)行光合作用，將大自然的二氧化碳和水合成有機物；在合成的過(guò)程中，大多數植物需要氮肥，而一些藻類(lèi)則不需要，它自己可以固氮，生物學(xué)中稱(chēng)為“全自養”?！耙谕庑乔騽?chuàng )造一個(gè)人居環(huán)境，火星是一個(gè)很好的嘗試點(diǎn)?！眲⒂蓝ㄕf(shuō)。

　　其實(shí)，劉永定幾十年前就開(kāi)始把探索的目光轉移到了外太空。1987年，從德國留學(xué)回國的劉永定接到了一項重要任務(wù)：開(kāi)展空間生物學(xué)研究，探索利用藻類(lèi)幫助宇航員在太空長(cháng)期生存。

　　這些年來(lái)，劉永定帶領(lǐng)團隊先后參與6次返回式衛星試驗和2次神舟飛船試驗，研究在太空微重力、強輻射、極端溫度等不利條件下，通過(guò)生物的手段建立生命保障系統。試驗中，他們通過(guò)人工培育藻類(lèi)植物，保證了螺螄等小動(dòng)物在太空中存活，為我國載人航天的相關(guān)探索提供了重要理論支持。

　　“水泡螺、輪蟲(chóng)、藻類(lèi)、細菌，放在一起組成一個(gè)封閉的生態(tài)系統?！痹沃袊d人航天飛船應用系統生命科學(xué)分系統副主任設計師的劉永定回憶，把這些生物體放在一個(gè)香煙盒大小的盒子里，里面要放營(yíng)養液，有生產(chǎn)者藻類(lèi)、消費者水泡螺、分解者細菌，建立成一個(gè)封閉生態(tài)系統和生物鏈，研究生命生存所需要的水、空氣和食物的再生。

　　太空中是沒(méi)有條件支持生命的，小盒子中的生物要想存活，就需要氧氣和水。這些必要條件的產(chǎn)生，除了用化學(xué)、物理辦法解決，就是靠此次的生物辦法?！耙坏┯辛顺志玫难鯕?、干凈的水，今后航天員、人類(lèi)要長(cháng)期駐留太空就成為可能?！眲⒂蓝ㄕf(shuō)。

　　正因為在空間領(lǐng)域的巨大貢獻，藻類(lèi)專(zhuān)家劉永定當選國際宇航科學(xué)院院士，這也更加堅定了他用藻類(lèi)改造火星環(huán)境的夢(mèng)想。

　　期待能早日把藻送上火星 

　　13年前劉永定辦理了退休手續，退休后他沒(méi)有一天是閑著(zhù)的。滇池從“淚珠”到“明珠”，劉永定默默付出了26年。隨著(zhù)滇池水質(zhì)的趨穩向好，他將忙碌的腳步移向洱海、異龍湖……云南的高原湖泊他總是放心不下，每年有一半時(shí)間是在云南度過(guò)的。

　　“這么大年紀還在外奔波，親自下海采樣?！倍＿?，劉永定的農民朋友王暢對劉永定有些不解——“這么大年紀還要奮斗？”“不是奮斗，是邊做邊玩?！眲⒂蓝ㄐχ?zhù)解釋。

　　“邊做邊玩”是劉永定的口頭禪。他怕別人擔心自己的身體，這樣說(shuō)別人就不用擔心了?！半m然膽囊切了，胃也切了1/3，但身體沒(méi)其他大毛病，需要我來(lái)我就會(huì )來(lái)。干活時(shí)心情舒暢，不干活就會(huì )憋得慌?！眲⒂蓝ㄕf(shuō)。

　　“一個(gè)電話(huà)就來(lái)了，劉老師對洱海貢獻巨大?！鄙蟼€(gè)月退休的大理州洱海湖泊研究院負責人衛志宏感慨。在衛志宏的印象中，劉永定干起工作很拼，一個(gè)電話(huà)他就來(lái)了，每天忙碌十五六個(gè)小時(shí)，也不午休，只在車(chē)上打個(gè)瞌睡。

　　12月5日，正在云南省海通縣杞麓湖邊忙碌的劉永定接到電話(huà)，希望他次日能到大理，出任生態(tài)環(huán)境部主導的洱海生態(tài)調查項目首席科學(xué)家。同一時(shí)間，水利部南水北調工程管理司邀請劉永定前往鄭州開(kāi)會(huì )，研討南水北調水源質(zhì)量保護。

　　“幸虧鄭州的會(huì )議推遲了，否則分身無(wú)術(shù)?！?2月6日，劉永定如約趕到大理。如今已有15名技術(shù)骨干的大理州洱海湖泊研究院，正是在劉永定的幫助下建立起來(lái)的。經(jīng)過(guò)系統治理，洱海水質(zhì)近10年都維持在Ⅱ類(lèi)和Ⅲ類(lèi)水質(zhì)之間，其中一年中多數月份為Ⅱ類(lèi)水質(zhì)。

　　12月8日，劉永定與研究人員一起觀(guān)察洱海甘家村水生態(tài)修復情況。記者劉斌 攝 

　　在煙波浩渺的滇池邊，劉永定經(jīng)常抬頭凝望，深邃的天空有他的另一個(gè)夢(mèng)想。藻把他與太空緊緊相連，他時(shí)刻關(guān)注著(zhù)那顆橘紅色的火星。

　　今年8月，美國國家航空航天局（NASA）正式向社會(huì )公開(kāi)招募火星體驗者，在航天中心內建造的模擬火星基地內居住一年，為將來(lái)人類(lèi)登錄火星長(cháng)期生活積累經(jīng)驗。這一消息同樣引起劉永定的關(guān)注——“我們不能落后，藻的火星試驗還要加快?！?/font>