NASA on suunnitellut ihmisten lähettämistä Marsiin 2030-luvulla, mutta älkää odottako näiden punaisen planeetan vierailijoiden maisemoivan kivistä palloa tuoreilla tuotteilla niin kuin astronautti ja kasvitieteilijä Mark Watney tekee elokuvassa ”The Martian”.”
(Spoilerivaroitus) Elokuvassa Matt Damonin esittämä Watney jää Marsiin ja istuttaa kasvihuoneessa perunoita Marsin maaperän ja oman ”aineenvaihduntajätteensä” avulla. Ja se toimii: Hän pysyy hengissä yli vuoden ja elää pitkälti perunoilla.
Viime perjantaina (2.10.) elokuvateattereihin tullut The Martian on melko realistinen, mutta ruuan kasvattaminen Marsissa ei sujuisi aivan valkokankaalla kuvatulla tavalla. Kanadan luonnonmuseon kasvitieteilijä Paul Sokoloffin mukaan punaista planeettaa voitaisiin viljellä vasta satojen vuosien kuluttua ilman suojaavia kasvihuoneita.
Marssin maanviljelyn haasteet
Marssin maaperä on vailla Maan maaperästä löytyviä ravinteita, ja se on myös hienojakoista, mikä tarkoittaa, että vesi todennäköisesti suotautuisi sen läpi paljon nopeammin kuin Maassa. Käyttämällä ihmisen kakkaa tai muita lannoitteita saataisiin nopeasti lisää ravinteita, kuten typpeä, ja se saattaisi myös muuttaa maaperän rakennetta niin, että vesi tarttuisi siihen pidempään, sanoi Sokoloff, joka oli viime vuonna miehistön jäsenenä Marsin aavikkotutkimusasemalla Hanksvillessä Utahin osavaltiossa.Maapallon maaperä saa typpeä ilmakehästä, mutta ilmakehän typpi on muodoltaan sellaista, että kasvien on vaikea käyttää sitä. Jotta typpi muuttuisi kasveille paremmaksi ”ruoaksi”, bakteerit ”fiksoivat” sitä.
”Maassa suuren osan maaperämme typestä fiksoivat bakteerit, jotka asuvat erilaisten kasvien, kuten palkokasvien, juurissa”, Sokoloff kertoi Live Science -lehdelle. ”Pitkällä aikavälillä haluaisimme tavan sitoa typpeä maaperään siellä.”
Marssin maaperä on myös täynnä ikäviä kemikaaleja, joita kutsutaan perkloraateiksi ja jotka pitäisi poistaa kemiallisesti, jotta kasvit voisivat kasvaa siellä, Sokoloff sanoi.
Ja sitten on vielä painovoima. Marsin painovoima on noin kolmannes Maan painovoimasta. Vaikka kokeet ovat osoittaneet, että jotkut kasvit voivat kasvaa suhteellisen normaalisti mikropainovoimassa Kansainvälisellä avaruusasemalla (ISS), ei ole oikeastaan mitään keinoa jäljitellä Punaisen planeetan painovoimaa.
”Kasvit käyttävät painovoimaa keinona orientoitua, joten jotkin kasvilajit voivat olla hämmentyneitä tai olla hämmentymättä”, Sokoloff sanoi.
Esimerkiksi ISS:lle viedyt pajun taimet kasvoivat kieroutuneina, koska mikrogravitaatiossa ne eivät koskaan kehittäneet orientoivaa ”juuri-versoakselia”, Sokoloff sanoi.
PLOS ONE -lehdessä vuonna 2014 julkaistu tutkimus osoitti, että tomaattien, vehnän, krassin ja sinapin lehdet kasvoivat erityisen hyvin ja jopa kukkivat ja tuottivat siemeniä simuloidussa Marsin maaperässä 50 päivän ajan ilman lannoitteita. Itse asiassa nämä sitkeät kasvit kasvoivat jopa paremmin Marsin maaperässä eli ”regoliitissa” kuin Maan ravinnepuutteisessa jokimullassa.
Määrittääkseen, mitä ruoka-aineita Marsiin kannattaisi todella tuoda, tutkijoiden on tasapainoteltava viljelykasvien ravintoainetiheyden, niiden kasvattamiseen tarvittavien resurssien ja itämisaikojen välisiä kompromisseja. Tutkijat saattavat kasvattaa ISS:llä salaattia demonstraationa, mutta ”ihminen ei voi elää pelkällä salaatilla”, Sokoloff sanoi.
Sen sijaan ihmiset ovat ehdottaneet retiisien ja mansikoiden kaltaisia kasveja paremmiksi Marsin välipaloiksi, hän sanoi. (Luvunmurskaajat ovat todenneet, että itse asiassa tarvitsisi vähemmän polttoainetta, jos ensimmäisten lyhytaikaisten vierailujen ajaksi lähetettäisiin yksinkertaisesti valmiita ruokia eikä viljelyyn tarvittavia aineksia, Sokoloff sanoi.)
Simuloimalla Marsin olosuhteita
Ennen kuin Marsin viljelyprojekti pääsee kunnolla vauhtiin, ihmisten olisi tiedettävä paljon enemmän siitä, miten kasvit kasvavat. Tämä on osa Marsin ympäristön simulaatioiden, kuten Marsin aavikkotutkimusaseman, perusteluja.
Siellä tutkijat ovat kasvattaneet aseman simuloidussa Marsin maaperässä kaikkea alkuperäisistä aavikkokasveista ohraan ja humalaan. Maaperä, jota kutsutaan Johnson Space Center Simulant I:ksi, on tuotettu käyttämällä Maan kiviä ja maaperää, joka perustuu 1970-luvun Viking-laskeutujien Marsin maaperänäytteisiin.
Kanadalaisen Guelphin yliopiston tutkijat kasvattavat kasveja matalapaineisissa eli hypobaarisissa kammioissa jäljitelläkseen Marsin ohutta ilmakehää. Ryhmä altistaa kasvit lukuisille karkeille olosuhteille – mukaan lukien hiilidioksidin, paineen, lämmön, valon, ravinnon ja kosteuden vaihtelevat tasot – nähdäkseen, mitkä kasvit ovat tarpeeksi sitkeitä selviytyäkseen Marsin olosuhteista itsenäisen, ilmavalvotun kasvihuoneen ulkopuolella, The Star peportoi.
Punaisen planeetan viherryttäminen?
Kasvien kasvattaminen Marsin elementeissä, eikä lämpötilaltaan ja ilmaltaan kontrolloidussa kasvihuoneessa, olisi paljon haastavampaa, Sokoloff sanoi.
”Jotkut ovat sanoneet, että meidän pitäisi tehdä Marsista enemmän Maan kaltainen”, Sokoloff sanoi. ”Siihen ei pidä suhtautua kevyesti. Se kuuluu varmasti tieteiskirjallisuuden piiriin.”
Ja vaikka ihmiset päättäisivät, että Marsin ”terraformaus” on eettisesti hyväksyttävää, kestäisi satoja vuosia ennen kuin Marsin ohut ilmakehä voitaisiin muuttaa hapekkaaksi elämän kehdoksi.
Tällaisen ilmakehän rakentamiseksi tutkimusmatkailijoiden täytyisi kylvää Marsin maaperä täyteen happea tuottavia syanobakteereja, jäkäliä ja mikrobeja, ja kestäisi satoja vuosia ennen kuin ne tuottaisivat tarpeeksi happea ja typpeä ilmakehää varten. Se ei silti ole hassumpaa, kun otetaan huomioon, että maapallon happipitoisuuden vakiintuminen kesti satoja miljoonia vuosia. (Ihmiset voisivat mahdollisesti syödä syanobakteereja sillä välin, vaikka pikkuruiset organismit eivät olekaan maukkaita, Sokoloff sanoi.)
Sillä välin kun mikrobit loisivat ilmakehää, aurinkotuuli puhaltaisi ilmakehän jatkuvasti pois, koska Marsista puuttuu magnetosfääri (magneettikenttä, joka suojaa planeettaa auringon säteilyltä), hän sanoi.
Vaikka ihmiset keksisivätkin, miten luoda ilmakehää nopeammin kuin se haihtuu, Marsin talvet voivat olla luutuneita miinus 207 celsiusastetta (miinus 133 celsiusastetta). On mahdollista, että ihmiset voisivat räätälöidä ilmakehän, jossa on lämpöä sitovia kasvihuonekaasuja, mutta Mars on yksinkertaisesti kauempana auringosta kuin Maa, joten se olisi silti todennäköisesti kylmempi kuin planeettamme keskimäärin, Sokoloff sanoi.
Seuraa Tia Ghosea Twitterissä ja Google+:ssa. Seuraa Live Sciencea @livescience, Facebook & Google+. Alkuperäinen artikkeli Live Science -sivustolla.