《火星救援》在科学上有多准确？问问W&M崭露头角的天文学家吧
现在是2035年。你和你在战神三号上的同伴正在探索火星表面的平原。突然，一场强烈的沙尘暴迫使机组人员中止了任务。在撤离过程中，作为任务的植物学家，你被碎片击中，消失在一片尘埃云中。
你的宇航员同伴让你等死，但你仍然活着，独自一人被困在火星上。为了生存，你在火星土壤上临时搭建了一个土豆农场。
“这基本上就是《火星救援》的情节，”乔恩·凯（Jon Kay）在描述这部2015年由马特·达蒙（Matt Damon）主演的电影时说。凯是威廉与玛丽学院的客座助理教授，他正在用达蒙的角色发现自己身处的假想情境——被困在火星上，被迫自己种植食物——作为他在COLL 150新开设的科学与科幻课上的一个真实研究问题。
凯说：“我想，如果我们尝试复制他的小实验，一定会很有趣。”
凯为他班上的16名新生提供了火星土壤材料，用于他们自己的火星小土豆农场。有盐来模拟地球上高氯酸盐的高浓度。有富含铁的粘土来模拟风化层，即覆盖在火星和其他地外天体表面的岩石物质。然后是盆栽土壤，凯承认必须从地球上运来。
“据我们所知，火星上的土壤没有任何生物或微量营养素。它有点像基质，”凯解释道。“我们知道我们可能需要从地球上带一些土壤，但我们正在努力找出我们需要带的最少的额外材料，以便种植一些我们可以吃的食物。”
还有一个问题是如何把水拉上来，因为在火星上还没有发现大量的液态水。在《火星救援》中，达蒙饰演的宇航员马克·沃特尼（Mark Watney）通过燃烧剩余的火箭燃料产生水，并从化学反应中提取氢。
凯说：“我做了一个行政决定，跳过他的这一部分流程。”“首先，它不安全。而且，火箭燃料也不在预算之内。”
凯说，这门课程旨在强调科学与科幻小说之间的交集。有似是而非的科学（利用火箭燃料作为水源），也有完全不可能的虚构（火星沙尘暴不足以造成破坏）。它们更像是柔和的微风。
因此，虽然整个火星场景可能是虚构的，但COLL 150中的科学是非常真实的。凯解释说，学生们的任务是收集土豆种植过程中每个环节的数据。他们必须给土豆浇水，并记录浇水的量和频率。
假设，火星土豆将在一个像温室一样的闭环系统中种植，所以它们使用的任何水都必须在蒸发后收集起来，并在植物的整个生命周期中重复使用。
水只是学生们正在追踪的一系列元素之一。每个学生团队都选择了不同比例的火星土壤和盆栽土壤，目标是在尽可能高的火星土壤比例下种植土豆。
凯对这两种情况都进行了控制，一种马铃薯种植在100%的火星土壤中，另一种种植在100%的盆栽土壤中。学生们在中间的整个范围内种植，有些人甚至完全超出了范围。
凯说：“最初我们只是打算盆栽土壤与火星土壤的混合物，但一些学生想扩大实验范围。”例如，一组业余天体生物学家决定放弃盆栽土壤，而向火星土壤添加肥料。
另一组正在向混合物中加入盐，看看它是否能起到肥料的作用。另一组研究人员将火星土壤磨碎，看看更小的颗粒是否会让马铃薯更容易生长。凯甚至特意为一组想要测试吸水率是否比干粘土更好的人订购了一袋5磅重的湿粘土。
“我们要测试湿粘土的蓄水能力，”23岁的埃文·康诺利（Evin Connolly）一边说，一边小心翼翼地往花盆里加入茶匙大小的粘土块。“我们想测试湿粘土以及所有其他变量，这实际上比我想象的要复杂得多——但这就是科学。”
