Die NASA hat Pläne, in den 2030er Jahren Menschen auf den Mars zu schicken, aber erwarten Sie nicht, dass diese Besucher des Roten Planeten die felsige Sphäre mit frischem Obst und Gemüse bepflanzen werden, wie es der Astronaut und Botaniker Mark Watney in „Der Marsianer“ tut.“
(Spoiler-Alarm) In dem Film pflanzt Watney (gespielt von Matt Damon), als er auf dem Mars strandet, in einem Gewächshaus Kartoffeln an, indem er Marsboden und seine eigenen „Stoffwechselabfälle“ verwendet. Und es funktioniert: Er kann mehr als ein Jahr lang überleben und sich hauptsächlich von Kartoffeln ernähren.
Auch wenn „Der Marsianer“, der am vergangenen Freitag (2. Oktober) in die Kinos kam, ziemlich realistisch ist, würde der Anbau von Lebensmitteln auf dem Mars nicht genau so ablaufen wie auf der Leinwand beschrieben. Und es würde Hunderte von Jahren dauern, bevor der Rote Planet ohne schützende Gewächshäuser bewirtschaftet werden könnte, so Paul Sokoloff, Botaniker am Kanadischen Museum für Natur.
Herausforderungen für die Landwirtschaft auf dem Mars
Der Boden auf dem Mars enthält keine Nährstoffe wie der Boden auf der Erde und ist außerdem sehr fein, so dass das Wasser wahrscheinlich viel schneller versickern würde als auf der Erde. Die Verwendung von menschlichem Kot oder anderen Düngemitteln könnte einen schnellen Schub an Nährstoffen, wie Stickstoff, bewirken und auch die Beschaffenheit des Bodens verändern, so dass er das Wasser länger festhalten würde, sagte Sokoloff, der letztes Jahr Mitglied der Mars Desert Research Station in Hanksville, Utah, war. Um den Stickstoff in eine bessere „Nahrung“ für Pflanzen umzuwandeln, „fixieren“ ihn Bakterien.
„Auf der Erde wird ein großer Teil des Stickstoffs in unserem Boden von Bakterien fixiert, die in den Wurzeln verschiedener Pflanzen, wie z. B. Hülsenfrüchten, vorkommen“, so Sokoloff gegenüber Live Science. „
Die Erde auf dem Mars ist außerdem mit schädlichen Chemikalien, den so genannten Perchloraten, belastet, die chemisch entfernt werden müssten, damit dort Pflanzen wachsen können, so Sokoloff.
Und dann ist da noch die Schwerkraft. Der Mars hat etwa ein Drittel der Schwerkraft der Erde. Obwohl Experimente gezeigt haben, dass einige Pflanzen in der Internationalen Raumstation (ISS) in der Schwerelosigkeit relativ normal wachsen können, gibt es keine Möglichkeit, die „geringe Schwerkraft“ des Roten Planeten nachzuahmen.
„Pflanzen nutzen die Schwerkraft, um sich zu orientieren, daher können einige Pflanzenarten verwirrt sein oder auch nicht“, sagte Sokoloff.
Zum Beispiel wuchsen Weidensetzlinge, die zur ISS gebracht wurden, verdreht, weil sie in der Schwerelosigkeit nie ihre orientierende „Wurzel-Spross-Achse“ entwickelt haben“, so Sokoloff.
Eine Studie aus dem Jahr 2014 in der Fachzeitschrift PLOS ONE zeigte, dass Tomaten, Weizen, Kresse und Senfblätter besonders gut wuchsen und sogar blühten und Samen produzierten, und zwar 50 Tage lang in simuliertem Marsboden und ohne Dünger. Tatsächlich wuchsen diese widerstandsfähigen Pflanzen in Marserde oder „Regolith“ sogar besser als in nährstoffarmer Flusserde von der Erde.
Um herauszufinden, welche Nahrungsbestandteile tatsächlich auf den Mars gebracht werden sollen, müssen die Wissenschaftler einen Kompromiss zwischen der Nährstoffdichte einer Pflanze, den für ihren Anbau erforderlichen Ressourcen und der Keimzeit finden. Die Wissenschaftler bauen auf der ISS zwar Salat an, aber „der Mensch kann nicht nur von Salat leben“, sagte Sokoloff.
Stattdessen haben die Menschen Pflanzen wie Radieschen und Erdbeeren als bessere Marssnacks vorgeschlagen, sagte er. (Berechnungen haben ergeben, dass es weniger Treibstoff erfordern würde, für die ersten kurzfristigen Besuche einfach vorgefertigte Lebensmittel statt der Zutaten für den Anbau zu schicken, sagte Sokoloff.)
Simulierung der Marsbedingungen
Bevor das Marswirtschaftsprojekt in Gang kommt, müssten die Menschen viel mehr darüber wissen, wie Pflanzen wachsen werden. Das ist Teil der Überlegungen, die hinter Simulationen der Marsumgebung stehen, wie zum Beispiel der Mars Desert Research Station.
Wissenschaftler haben dort alles von einheimischen Wüstenpflanzen bis hin zu Gerste und Hopfen in der simulierten Marserde der Station angebaut. Die Erde, die Johnson Space Center Simulant I genannt wird, wird aus Erdgestein und Erde hergestellt, die auf Marsbodenproben von Viking-Landern aus den 1970er Jahren basiert.
Und Forscher an der Universität von Guelph in Kanada züchten Pflanzen in Unterdruckkammern, um die dünne Marsatmosphäre nachzuahmen. Das Team setzt die Pflanzen einer Vielzahl von rauen Bedingungen aus – einschließlich unterschiedlicher Kohlendioxid-, Druck-, Wärme-, Licht-, Nährstoff- und Feuchtigkeitsniveaus – um herauszufinden, welche Pflanzen widerstandsfähig genug sind, um die Marsbedingungen außerhalb eines abgeschlossenen, luftgesteuerten Gewächshauses zu überleben, berichtet The Star.
Den Roten Planeten begrünen?
Pflanzen unter den Elementen des Mars und nicht in einem temperatur- und luftkontrollierten Gewächshaus zu züchten, wäre eine viel größere Herausforderung, sagte Sokoloff.
„Einige Leute haben gesagt, wir sollten den Mars der Erde ähnlicher machen“, sagte Sokoloff. „Das ist nichts, was man auf die leichte Schulter nehmen sollte. Und selbst wenn die Menschen beschließen würden, dass es ethisch vertretbar wäre, den Mars zu terraformen, würde es Hunderte von Jahren dauern, bis die dünne Marsatmosphäre in eine sauerstoffreiche Wiege für Leben verwandelt werden könnte.
Um eine solche Atmosphäre aufzubauen, müssten die Forscher den Marsboden mit sauerstoffproduzierenden Cyanobakterien, Flechten und Mikroben vollsäen, und es würde Hunderte von Jahren dauern, bis sie genug Sauerstoff und Stickstoff für eine Atmosphäre produziert hätten. Das ist immer noch nicht zu wenig, wenn man bedenkt, dass es Hunderte von Millionen Jahren gedauert hat, bis sich der Sauerstoffgehalt auf der Erde stabilisiert hat. (Menschen könnten die Cyanobakterien in der Zwischenzeit essen, obwohl die winzigen Organismen nicht für ihren Geschmack bekannt sind, so Sokoloff.)
Während die Mikroben damit beschäftigt waren, eine Atmosphäre zu schaffen, würde der Sonnenwind diese Atmosphäre ständig wegblasen, da der Mars keine Magnetosphäre hat (ein Magnetfeld, das den Planeten vor der Sonnenstrahlung schützt), sagte er.
Selbst wenn die Menschen herausfinden könnten, wie sie die Atmosphäre schneller erzeugen können, als sie sich auflöst, können die Winter auf dem Mars bis zu minus 207 Grad Fahrenheit (minus 133 Grad Celsius) kalt sein. Es ist möglich, dass die Menschen eine Atmosphäre mit Treibhausgasen schaffen, die die Wärme zurückhalten, aber der Mars ist einfach weiter von der Sonne entfernt als die Erde, so dass es dort wahrscheinlich immer noch kälter wäre als auf unserem Planeten, sagte Sokoloff.
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