NASA heeft plannen uitgestippeld om in de jaren 2030 mensen naar Mars te sturen, maar verwacht niet dat deze bezoekers van de Rode Planeet de rotsachtige bol zullen voorzien van verse producten zoals astronaut en botanicus Mark Watney doet in “The Martian.”
(Spoiler alert) In de film, wanneer Watney (gespeeld door Matt Damon) strandt op Mars, plant hij aardappelen in een kas met behulp van Martiaanse grond en zijn eigen “metabolisch afval.” En het werkt: Hij blijft meer dan een jaar in leven en leeft grotendeels op aardappelen.
Hoewel “The Martian”, dat afgelopen vrijdag (2 oktober) in de bioscoop draaide, vrij realistisch is, zou het verbouwen van voedsel op Mars niet precies zo verlopen als op het witte doek wordt beschreven. En het zou honderden jaren duren voordat de Rode Planeet zou kunnen worden bebouwd zonder beschermende kassen, volgens Paul Sokoloff, een botanicus bij het Canadese Museum of Nature.
Aardse landbouw uitdagingen
Aardse bodem is verstoken van de voedingsstoffen die in Aardse bodem worden gevonden, en het is ook fijn, wat betekent dat water er waarschijnlijk veel sneller doorheen zou sijpelen dan op Aarde het geval zou zijn. Het gebruik van menselijke uitwerpselen of andere meststoffen kan zorgen voor een snelle aanvoer van voedingsstoffen, zoals stikstof, en kan ook de textuur van de bodem veranderen zodat deze langer water vasthoudt, zei Sokoloff, die vorig jaar een bemanningslid was op het Mars Desert Research Station in Hanksville, Utah.Aardse bodem krijgt zijn stikstof uit de atmosfeer, maar atmosferische stikstof is in een vorm die niet gemakkelijk te gebruiken is voor planten. Om stikstof om te zetten in een betere “voeding” voor planten, “fixeren” bacteriën het.
“Op aarde wordt veel stikstof in onze bodem gefixeerd door bacteriën die zich in de wortels van verschillende planten bevinden, zoals peulvruchten,” vertelde Sokoloff aan Live Science. “Op de lange termijn zou je een manier willen hebben om stikstof vast te leggen in de bodem daar.”
De bodem van Mars is ook doorspekt met vervelende chemicaliën, perchloraten genaamd, die chemisch zouden moeten worden verwijderd om planten daar te laten groeien, aldus Sokoloff.
En dan is er nog de zwaartekracht. Mars heeft ongeveer een derde van de zwaartekracht van de aarde. Hoewel experimenten hebben aangetoond dat sommige planten relatief normaal kunnen groeien in microzwaartekracht in het internationale ruimtestation (ISS), is er echt geen manier om de “zwaartekracht-lite” van de Rode Planeet na te bootsen.
“Planten gebruiken zwaartekracht als een manier om zich te oriënteren, dus sommige plantensoorten kunnen wel of niet in de war raken,” zei Sokoloff.
Zulke wilgenzaailingen die naar het ISS werden gebracht, groeiden bijvoorbeeld gedraaid omdat ze in microzwaartekracht nooit hun oriënterende “wortel-wortelas” ontwikkelden, zei Sokoloff.
Een studie uit 2014 in het tijdschrift PLOS ONE toonde aan dat tomaten, tarwe, tuinkers en mosterdbladeren bijzonder goed groeiden, en zelfs bloeiden en zaden produceerden, in gesimuleerde Marsgrond gedurende 50 dagen, zonder enige meststof. In feite groeiden deze winterharde planten zelfs beter in Martiaanse grond of “regolith” dan in voedselarme riviergrond van de aarde.
Om te bepalen welke voedingsbestanddelen daadwerkelijk naar Mars moeten worden gebracht, moeten wetenschappers een afweging maken tussen de voedingsdichtheid van een gewas, de middelen die nodig zijn om ze te telen en de kiemtijd. Wetenschappers kweken misschien sla in het ISS als demonstratie, maar “de mens kan niet alleen op sla leven,” zei Sokoloff.
In plaats daarvan hebben mensen gewassen zoals radijs en aardbeien voorgesteld als betere Martiaanse snacks, zei hij. (Numeriek rekenaars hebben vastgesteld dat het eigenlijk minder brandstof zou vergen om gewoon voorgemaakt voedsel te sturen, in plaats van de ingrediënten voor de landbouw, voor de eerste kortetermijnbezoeken, zei Sokoloff.)
Simuleren van Martiaanse omstandigheden
Voordat het Martiaanse landbouwproject van start gaat, zouden mensen veel meer moeten weten over hoe planten zullen groeien. Dat is een deel van de redenering achter simulaties van de Martiaanse omgeving, zoals het Mars Desert Research Station.
Wetenschappers hebben daar van alles gekweekt, van inheemse woestijnplanten tot gerst en hop, in de gesimuleerde Martiaanse bodem van het station. De grond, Johnson Space Center Simulant I genaamd, wordt geproduceerd met behulp van aardse rotsen en grond op basis van Mars-bodemmonsters van Viking-landers uit het 1970-tijdperk.
En onderzoekers van de Universiteit van Guelph in Canada kweken planten in kamers met lage druk, of hypobarische kamers om de ijle atmosfeer van Mars na te bootsen. Het team stelt planten bloot aan een groot aantal ruwe omstandigheden – waaronder variërende niveaus van kooldioxide, druk, warmte, licht, voeding en vochtigheid – om te zien welke planten winterhard genoeg zijn om te overleven in Mars-omstandigheden buiten een zelfvoorzienende, luchtgecontroleerde kas, The Star gepept.
De Rode Planeet vergroenen?
Het kweken van planten in de Martiaanse elementen, en niet in een temperatuur- en luchtgecontroleerde kas, zou een veel grotere uitdaging zijn, zei Sokoloff.
“Sommige mensen hebben gezegd dat we Mars meer op de aarde moeten laten lijken,” zei Sokoloff. “Dat is niet iets om licht op te vatten. Het is zeker science fiction.”
En zelfs als mensen zouden besluiten dat het ethisch aanvaardbaar is om Mars te “terraformen”, zou het honderden jaren duren voordat de ijle Marsatmosfeer zou kunnen worden omgevormd tot een zuurstofrijke bakermat voor leven.
Om die atmosfeer op te bouwen, zouden ontdekkingsreizigers de Martiaanse bodem moeten zaaien boordevol zuurstofproducerende cyanobacteriën, korstmossen en microben, en het zou honderden jaren duren voordat die voldoende zuurstof en stikstof voor een atmosfeer zouden hebben geproduceerd. Dat is nog niet zo slecht, als je bedenkt dat het honderden miljoenen jaren heeft geduurd voordat het zuurstofgehalte op aarde zich stabiliseerde. (Mensen zouden de cyanobacteriën in de tussentijd kunnen eten, hoewel de kleine organismen niet bekend staan om hun smakelijkheid, zei Sokoloff.)
Terwijl de microben bezig waren een atmosfeer te creëren, zou de zonnewind die atmosfeer voortdurend wegblazen, omdat Mars geen magnetosfeer heeft (een magnetisch veld dat de planeet beschermt tegen zonnestraling), zei hij.
Zelfs als mensen zouden kunnen uitvinden hoe ze sneller atmosfeer kunnen scheppen dan die verdwijnt, kunnen de winters op Mars een ijzingwekkende min 207 graden Fahrenheit (min 133 graden Celsius) zijn. Het is mogelijk dat mensen een atmosfeer op maat kunnen maken met broeikasgassen die warmte vasthouden, maar Mars staat nu eenmaal verder van de zon dan de aarde, dus het zou er waarschijnlijk nog steeds kouder zijn dan onze planeet gemiddeld, zei Sokoloff.
Volg Tia Ghose op Twitter en Google+. Volg Live Science @livescience, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel op Live Science.