在火星上种土豆太麻烦？人工光合作用系统或许更实用：阳光直接造燃油不是梦

移民火星，或许人类不需要带去植物，只需带上一方方人工光合作用系统就行了。这或许也将改变人类对化石能源的依赖，遏制全球气候变暖的趋势。在日前由中国科技大学上海研究院主办的“墨子沙龙”上，美国科学院院士、美国加州大学伯克利分校化学系与材料科学工程系双聘教授杨培东透露，目前科学家已研制出能量转换效率高达8-10%的人工光合作用系统，而在自然界光合作用的转换效率仅为0.5-5%。

吸收阳光，将二氧化碳和水变成有机物和氧气，自然界的光合作用将来自太阳的无穷无尽的能量“固定”到了地球上——现代人类社会所大量使用的化石能源也是来自千万年前光合作用从阳光中固定下来的能量。“我们现在利用风能、太阳能，最大的问题是能量密度不够。”杨培东说，这些可再生能源不够稳定，需要大量蓄电设备，但若可以直接用有机物来储存能量，就可以解决这些问题。比如，光合作用可以直接生产燃料、食物，以及药物的中间体。

经过两百多年的研究，人类已经对光合作用的过程有了透彻的了解。2003年，美国启动“太阳神计划”，用半导体制成光化学二极管，带上不同的催化剂，就能吸收阳光的能量，将二氧化碳和水，变成我们需要的化合物。2014年，第一个人工光合作用集成系统诞生，当时其能量转换效率只有0.5%，如今这一系统的能量转换效率已经可达到8-10%。

在火星上种植植物，需要营造一个类似地球的环境，难度相当高，可如果采用人工光合作用系统，显然可以更高效地生产人类所需要的物品，而且更方便经历从地球到火星的漫长旅途。“火星上二氧化碳含量高达96%，这非常有利于人工光合作用系统工作。”杨培东补充道，不过目前生物催化剂发展比较快，化学催化剂则相对滞后，“利用细菌等微生物作为催化剂，我们仍然要为它们在星际旅途和火星上适应环境的问题所苦恼，万一哪个基因变异了，我们就得不到想要的化合物了”。

不过，这套系统如果在地球上使用，可能会见效更快。杨培东介绍，通过人工光合作用系统，人类可以实现“碳平衡”，解决使用化石燃料所带来的全球气候变暖问题。

墨子沙龙此次活动邀请了三位嘉宾，分别是美国科学院院士杨培东、厦门大学教授郑南峰、中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员陈立桅，中科大潘建伟院士为此次活动主持人，由中科大校长包信和作为圆桌会谈主持人。

墨子沙龙是由潘建伟院士倡导主办的公益性大型科普论坛。沙龙邀约近百名前沿科学领域的国内优秀科学家，力图打造以上海为中心，影响力覆盖全国的高端前沿科学普及论坛。

作者：许琦敏

编辑：朱颖婕

责任编辑：许琦敏

*独家稿件，转载请注明出处。