NASA przedstawiła plany wysłania ludzi na Marsa w latach 2030, ale nie spodziewajcie się, że ci odwiedzający Czerwoną Planetę będą krajobrazować skalistą sferę ze świeżymi produktami w sposób, w jaki astronauta i botanik Mark Watney robi to w „Marsjaninie”.”
(Spoiler alert) W filmie, kiedy Watney (grany przez Matta Damona) utknął na Marsie, sadzi ziemniaki w szklarni używając marsjańskiej gleby i własnych „odpadów metabolicznych”. I to działa: Jest w stanie utrzymać się przy życiu przez ponad rok, żyjąc w dużej mierze na ziemniakach.
Chociaż „Marsjanin”, który trafił do kin w ostatni piątek (2 października), jest dość realistyczny, uprawa żywności na Marsie nie rozegrałaby się dokładnie tak, jak opisano na dużym ekranie. I zajęłoby to setki lat zanim Czerwona Planeta mogłaby być uprawiana bez ochronnych szklarni, według Paula Sokoloffa, botanika w Kanadyjskim Muzeum Przyrody.
Marsjańskie rolnictwo – wyzwania
Marsjańska gleba jest pozbawiona składników odżywczych, które można znaleźć w ziemskiej glebie, a także jest cienka, co oznacza, że woda prawdopodobnie przesiąkałaby przez nią znacznie szybciej niż na Ziemi. Użycie ludzkiej kupy lub innych nawozów mogłoby zapewnić szybki zastrzyk składników odżywczych, takich jak azot, a także może zmienić teksturę gleby tak, że przylegałaby do wody dłużej, powiedział Sokoloff, który był członkiem załogi w zeszłym roku w Mars Desert Research Station w Hanksville, Utah.Ziemska gleba dostaje swój azot z atmosfery, choć azot atmosferyczny jest w formie, która nie jest łatwa do wykorzystania przez rośliny. Aby przekształcić azot w lepsze „jedzenie” dla roślin, bakterie „naprawiają” go.
„Na Ziemi, dużo azotu w naszej glebie jest naprawiane przez bakterie, które rezydują w korzeniach różnych roślin, takich jak rośliny strączkowe,” Sokoloff powiedział Live Science. „W dłuższej perspektywie, chciałbyś mieć sposób na utrwalenie azotu w tamtejszej glebie.”
Marsjańska gleba jest również naszpikowana paskudnymi chemikaliami zwanymi nadchloranami, które musiałyby być chemicznie usunięte, aby rośliny mogły tam rosnąć, powiedział Sokoloff.
A potem jest grawitacja. Mars ma około jedną trzecią grawitacji Ziemi. Chociaż eksperymenty wykazały, że niektóre rośliny mogą rosnąć stosunkowo normalnie w mikrograwitacji na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), nie ma sposobu, aby naśladować „gravity-lite” Czerwonej Planety.
„Rośliny używają grawitacji jako sposobu orientacji, więc niektóre gatunki roślin mogą lub nie mogą być zdezorientowane,” powiedział Sokoloff.
Na przykład, sadzonki wierzby zabrane na ISS rosły poskręcane, ponieważ w mikrograwitacji nigdy nie rozwinęły swojej orientującej „osi korzeń-pęd”, powiedział Sokoloff.
Badanie z 2014 roku w czasopiśmie PLOS ONE wykazało, że pomidory, pszenica, rzeżucha i liście gorczycy rosły szczególnie dobrze, a nawet kwitły i produkowały nasiona, w symulowanej marsjańskiej glebie przez 50 dni, bez żadnych nawozów. W rzeczywistości, te wytrzymałe rośliny rosły nawet lepiej w marsjańskiej glebie lub „regolicie” niż w ubogiej w składniki odżywcze glebie rzecznej z Ziemi.
Aby określić, jakie składniki żywności faktycznie przynieść na Marsa, naukowcy muszą zrównoważyć kompromisy między gęstością odżywczą upraw, zasobów wymaganych do ich uprawy i czasu kiełkowania. Naukowcy mogą być rosnące sałaty na ISS jako demonstracja, ale „człowiek nie może żyć na sałacie sam” Sokoloff powiedział.
Zamiast tego, ludzie zasugerowali upraw, takich jak rzodkiewki i truskawki jako lepsze marsjańskie przekąski, powiedział. (Number crunchers ustalili, że faktycznie wymagałoby mniej paliwa, aby po prostu wysłać nad wstępnie przygotowane żywności, a nie składników dla rolnictwa, dla początkowych krótkoterminowych wizyt, Sokoloff powiedział.)
Symulacja warunków marsjańskich
Przed marsjański projekt rolniczy zaczyna się, ludzie musieliby wiedzieć dużo więcej o tym, jak rośliny będą rosnąć. To część rozumowania stojącego za symulacjami środowiska marsjańskiego, takimi jak Mars Desert Research Station.
Naukowcy uprawiali tam wszystko, od rodzimych roślin pustynnych po jęczmień i chmiel w symulowanej marsjańskiej glebie stacji. Gleba, zwana Johnson Space Center Simulant I, jest produkowana przy użyciu ziemskich skał i gleby opartej na marsjańskich próbkach gleby z 1970s-era Viking landers.
I naukowcy z University of Guelph w Kanadzie rosną rośliny w niskim ciśnieniu, lub komory hipobaryczne naśladować cienką atmosferę Marsa. Zespół wystawia rośliny na szereg trudnych warunków – w tym różne poziomy dwutlenku węgla, ciśnienia, ciepła, światła, odżywiania i wilgotności – aby zobaczyć, które rośliny są wystarczająco wytrzymałe, aby przetrwać marsjańskie warunki poza zamkniętą, kontrolowaną powietrzem szklarnię, The Star peported.
Zielenienie Czerwonej Planety?
Rośliny rosnące w marsjańskich elementach, a nie w szklarni z kontrolowaną temperaturą i powietrzem, byłyby o wiele bardziej wymagające, Sokoloff powiedział.
„Niektórzy ludzie powiedzieli, że powinniśmy uczynić Marsa bardziej podobnym do Ziemi”, powiedział Sokoloff. „To nie jest coś, co należy traktować lekko. To jest w sferze fantastyki naukowej, na pewno.”
I nawet jeśli ludzie zdecydowali, że jest etycznie dopuszczalne „terraformowanie” Marsa, to byłoby setki lat zanim cienka marsjańska atmosfera mogłaby być przekształcona w bogatą w tlen kolebkę dla życia.
Aby zbudować tę atmosferę, odkrywcy musieliby zasiać marsjańską glebę pełną produkujących tlen cyjanobakterii, porostów i mikrobów, i zajęłoby to setki lat, aby wyprodukowały one wystarczającą ilość tlenu i azotu dla atmosfery. To wciąż nie jest zbyt wiele, biorąc pod uwagę, że potrzeba było setek milionów lat, aby poziom tlenu na Ziemi ustabilizował się. (Ludzie mogliby prawdopodobnie zjeść cyjanobakterie w międzyczasie, chociaż te małe organizmy nie są zauważane za ich smakowitość, powiedział Sokoloff.)
Podczas gdy mikroby były zajęte tworzeniem atmosfery, wiatr słoneczny stale zdmuchiwałby tę atmosferę, ponieważ Marsowi brakuje magnetosfery (pole magnetyczne osłaniające planetę przed promieniowaniem słonecznym), powiedział.
Nawet jeśli ludzie mogliby wymyślić, jak generować atmosferę szybciej niż się rozpraszała, marsjańskie zimy mogą być mrożące krew w żyłach minus 207 stopni Fahrenheita (minus 133 stopnie Celsjusza). Jest możliwe, że ludzie mogliby dostosować atmosferę z gazami cieplarnianymi, które zatrzymują ciepło, ale Mars jest po prostu dalej od słońca niż Ziemia, więc nadal prawdopodobnie byłoby zimniej niż na naszej planecie, Sokoloff powiedział.
Śledź Tia Ghose na Twitterze i Google+. Śledź Live Science @livescience, Facebook & Google+. Oryginalny artykuł na Live Science.