如何制造火星土壤

Question

我儿子想复制一些实验，并尝试在火星土壤中种植植物，以完成他的A-level科学项目。我知道美国宇航局已经成功地生产出了模仿火星土壤的土壤，但我也知道它有多昂贵。

我的问题是，什么是最接近真正的火星土壤的替代品，我可以用建筑商，园艺供应商，化学家和超市提供的现成材料来制造?

非常感谢。

Answer 1

其他的帖子是正确的——真正的火星土壤含有高氯酸盐，高含量的铁，可能是剧毒的。你要找的东西叫做“火星风化剂”。有一些网站有食谱。

https://reprage.com/post/home-made-simulant-mars-dirt

这五种最丰富的成分几乎占了从火星样本中提取的泥土的90%。

• SiO2 - 49.5%
• Fe2O3 - 17.9%
• Al2O3 - 7.2%
• MgO - 7.7%
• CaO - 6.7%

这似乎是一个很好的起点。如果我把它们垫到100%，并把结果作为重量比，它应该是第一批体面的自制火星土壤。幸运的是，大多数这些东西都可以在五金店和健康食品店找到。

二氧化矽

二氧化硅，是的，沙子。你可以去预算，买一袋繁殖砂(它不会是100%二氧化硅)。如果你想要更精确一点，你可以到处寻找含有更少杂质的教育或科学样本。大约16美元就能买到2.7公斤

Fe2O3

氧化铁，是红色水泥着色剂，经常被宣传为红色氧化物或类似。大约20美元就能买到2.2公斤

氧化铝

氧化铝被用作磨料。它会粘在砂纸上，用于喷砂。在澳大利亚想要少量的钱有点困难(有些地方想卖给我20公斤的袋子)。大约10美元就能买到340克。

分别以

氧化镁是健康食品商店里的一种膳食补充剂。大约10美元就能买到225克。

曹

氧化钙，这个有点棘手。我不容易买到氧化钙。氧化钙似乎与空气中的二氧化碳发生反应，转化为碳酸钙。但你可以购买碳酸钙(CaCO3)作为膳食补充剂。然后通过“烧石灰”将其转化为氧化钙，只需在窑中加热到825°C以上。大约10美元就能买到340克碳酸钙

以及其他可以让你自己购买的网站(因为广告原因，我不会链接到它们，但火星花园就是这样一个网站)。我认为你可以用上面的食谱来接近。

在任何情况下，我强烈建议在孩子使用兴奋剂时监督他们。处理时应戴手套和防毒面具。误食是非常危险的，你最好去当地的中毒控制中心咨询一下。虽然这看起来有点过分，但它将成为你孩子科学项目的重要部分。“方法论”、“安全性”和“标准与实践”都是在实验室和工程中工作的重要组成部分。

祝你好运!

Answer 2

https://en.wikipedia.org/wiki/Martian_regolith_simulant#MGS-1有一个链接到火星风化层的标准，其中包括食谱。不过，从矿物质中复制出颗粒大小并非易事。硅酸盐材料很硬，人们可能需要昂贵的磨粉机来生产它，或者需要在石匠车间工作的朋友。高氯酸盐还不包括在标准中，但也许把这个不重要的细节(轻微的讽刺:)放在后面会更健康。

注意潜在的健康风险!

建议:也许对于一个A级项目来说，参观一个可以拿走玄武岩的地方就足够了，把它磨碎并消毒(加热到>100°C一个小时左右)。

Answer 3

就像地球上有许多不同的岩石和土壤一样，火星上也有许多不同的岩石和土壤。要复制火星土壤，你需要记住两件事。首先，它应该有植物生长所需的所有重要营养物质，其次，它不应该有生物起源的成分。这就首先排除了石灰石。

你的土壤应该含有氮、磷、钾、镁、硫和钙。火山凝灰岩是从非生物来源获取这些物质的最佳方式;众所周知，火山土壤非常肥沃。如果你找不到凝灰岩，玄武岩和花岗岩也可以。这两种火山都位于英国曾经有火山的地区，比如威尔士的斯诺登尼亚、爱丁堡和苏格兰的其他地区。花岗岩比玄武岩的土壤酸性更强。

把玄武岩磨成细粉。对你的花岗岩做同样的处理。如果你的花岗岩中有一些小麦颗粒大小的颗粒，没关系，自然土壤中也有它们。你应该准备几锅不同比例的两种主要原料。在你的一些罐子里加入一点二氧化硅沙子可能是值得的，火星上有很多二氧化硅沙子。然后播种，看看会发生什么。

不同的植物对土壤有不同的要求，所以你应该尝试多种植物。最棘手的成分，也是最重要的成分之一，是氮。地球上的几种氮来源，例如闪电放电和尿液，在火星上是无法获得的。我想知道撒点硝酸钾能不能算作弊。它在地球上以蒸发岩的形式出现，但我还没听说在火星上发现过。看看你的植物在没有它的情况下是如何生存的。硝酸钾(硝石)可从化学家处获得。