Es ist vielleicht nicht der richtige Zeitpunkt, dies zu erwähnen, aber sagen wir es einfach: Es gibt gute Gründe für die Annahme, dass Krankheiten wie COVID-19 in den kommenden Jahren häufiger auftreten könnten. Wenn wir in bisher unberührte Gebiete eindringen – wie z. B. wildes Land, dichte Dschungel und tropische Wälder – setzen wir unbekannte Viren frei, gegen die unser Körper keinen Schutz hat. Da die menschliche Bevölkerung wächst und die natürlichen Lebensräume schrumpfen, wird sich dieser Kreislauf wahrscheinlich fortsetzen. Andere katastrophale Gefahren für die Erde sind Kollisionen mit Asteroiden und Kometen, globale thermonukleare oder biochemische Kriege und natürlich die langfristigen Auswirkungen der globalen Erwärmung.
Um diese Gefahren zu verringern, müssen wir vielleicht weg. Weit weg. Zum Beispiel ganz weit weg zum Mars. Die Hauptgründe für eine Reise dorthin sind die Erforschung und die Suche nach Leben – sowohl in der Vergangenheit als auch in der Gegenwart. Aber Siedlungen auf dem Mars bieten auch einen sicheren Zufluchtsort für die Menschheit für den unwahrscheinlichen Fall, dass der Erde etwas Katastrophales zustößt. Die Reise zum Mars ist nicht nur eine phantasievolle, unrealistische Idee. Die NASA hat vom Präsidenten den Auftrag erhalten, bis 2033 Menschen auf dem Mars zu landen, und die Organisation untersucht Möglichkeiten zum Bau menschlicher Behausungen auf dem Roten Planeten. Im Jahr 2016 gab SpaceX öffentlich eine umfassende Vision für den Aufbau von Siedlungen auf dem Mars bekannt und schlug eine leistungsstarke Transportinfrastruktur vor. Diese zweistufige Mission könnte bis 2026 Menschen auf den Mars bringen.
Diese potenzielle Besiedlung ist der Grund, warum Astrobiologiestudenten in Villanova ihr Projekt Mars Gardens begonnen haben, bei dem untersucht wird, welche Pflanzen und Gemüse in einem eisenoxidreichen Marsboden-Simulant (MSS) wachsen können. Seit Beginn des Programms im Jahr 2017 wurden über 45 verschiedene Pflanzenarten getestet – und da es sich um Studenten handelt, ist es nicht überraschend, dass auch Hopfen und Gerste zu den Tests gehörten.
Pflanzen, die unter denselben Umweltbedingungen in einer Topfmischung gewachsen sind, dienten als „Kontrollen“, und der simulierte Regolith (Boden) basiert zu einem großen Teil auf Vulkangestein aus der Mojave-Wüste. MSS, das tendenziell dichter ist, ist online verfügbar und stammt aus der chemischen Analyse von Marsproben durch die NASA. Der eigentliche Regolith auf dem Mars enthält jedoch Perchlorate, die für den Menschen gefährlich sind. Auf dem Mars muss diese gefährliche Chemikalie also entfernt werden, bevor der eigentliche Boden verwendet werden kann. Außerdem ist das Sonnenlicht auf dem Mars schwächer, was die Wachstumsbedingungen beeinträchtigt. Die Villanova-Studenten haben also alle notwendigen Schritte unternommen, um die Bedingungen in einem Gewächshaus auf dem Mars nachzubilden und so viele Variablen wie möglich zu berücksichtigen – alles mit dem Ziel, die Frage zu beantworten: Können Pflanzen auf dem Mars im Marsboden unter reduziertem Umgebungslicht angebaut werden?
Der unwirtliche Planet
Bevor wir diese Frage beantworten, sollten wir einen Blick auf den Mars als Ganzes werfen. Man kann mit Sicherheit sagen, dass die Umgebung dort nicht gerade einladend ist: Insgesamt ist der Mars klein (etwa ein Zehntel der Erdmasse), kalt (im Durchschnitt -50 Grad Celsius) und trostlos. Er hat eine sehr dünne, kohlendioxidreiche Atmosphäre, die etwa ein 90stel so dicht ist wie die der Erde. Der Mars ist etwa 141 Millionen Meilen von der Sonne entfernt (die Erde ist 93 Millionen Meilen entfernt), was bedeutet, dass die maximale Intensität des Sonnenlichts auf dem Mars etwa 43 Prozent der Stärke des Sonnenlichts auf der Erde beträgt. Es gibt jedoch auch eine gute Nachricht, denn die Atmosphäre des Planeten besteht zu etwa 95 Prozent aus Kohlendioxid und zu 2,6 Prozent aus Stickstoff. Ohne Ozon in der Marsatmosphäre müssten die Gewächshausfenster jedoch die schädliche ultraviolette Strahlung der Sonne abhalten.
Vor ein paar Milliarden Jahren hatte der Mars eine gastfreundlichere Umgebung, mit Ozeanen, einem gemäßigten Klima und – möglicherweise – Leben. Seitdem hat er den größten Teil seiner Atmosphäre und seiner Wasservorräte verloren, und derzeit gibt es kein Wasser auf seiner Oberfläche. Wasser (oder Eis) ist jedoch unter der Oberfläche und in den eisigen Polarregionen des Planeten vorhanden. Aufgrund dieser harten Bedingungen müssen alle Pflanzen in beheizten Gewächshäusern unter Druck gezüchtet werden, wobei die Atmosphäre, die Luftfeuchtigkeit und das Wasser erheblich kompensiert werden müssen.
In ihren Gewächshausexperimenten ergriffen die Villanova-Studenten strenge Maßnahmen, um eine Umgebung zu schaffen, die sowohl pflanzenfreundlich ist als auch dem entspricht, was man in Gewächshäusern auf dem Mars vorfinden würde. So sorgten sie beispielsweise dafür, dass die Pflanzen ungefähr die gleiche Menge an Sonnenlicht erhielten wie auf dem Mars. Angesichts dieser Anforderungen experimentierten die Studenten auch mit dem Anbau einiger Pflanzen in Hydrokultur.
Die Schüler fanden heraus, dass ihre Erfolgsquote durch zwei Verbesserungen gesteigert werden konnte: Verstärkung des Sonnenlichts durch den Einsatz von LEDs mit mehreren Wellenlängen und Auflockerung des dichten MSS durch Zugabe von Blumenerde – oder Regenwurmkot.
Auf der Grundlage all dieser Faktoren konnten die Schüler bestimmte Pflanzen ausschließen. Zum Beispiel eignet sich das geringe Licht auf dem Mars nicht für den Anbau von Pflanzen, die volle Sonne brauchen, wie Tomaten, Bohnen, Hülsenfrüchte, Mais oder viele Wurzelpflanzen. Auch Karotten kommen nicht in Frage, da sie auf dem lehmigen MSS zu Verkümmerungen neigen. Kartoffeln gedeihen unter den ähnlichen Boden- und Lichtverhältnissen kaum, Süßkartoffeln dagegen etwas besser.
Die Studenten fanden heraus, dass Löwenzahn auf dem Mars gedeihen würde und erhebliche Vorteile hat: Er wächst schnell, jeder Teil der Pflanze ist essbar und er hat einen hohen Nährwert. Zu den anderen gedeihenden Pflanzen gehören Mikrogrün, Salat, Rucola, Spinat, Erbsen, Knoblauch, Grünkohl und Zwiebeln.
Die Bedingungen auf dem Mars sind für Menschen, geschweige denn für Landwirte, alles andere als einfach. Der schwierige Planet ist sicherlich keine natürliche Heimat für uns, und der Anbau von Nahrungsmitteln wäre eine komplizierte Aufgabe. Dennoch ist es nicht unmöglich, und es ist beruhigend zu wissen, dass wir unsere eigenen Nahrungsquellen in einer fernen Landschaft entwickeln und erhalten könnten. Die Möglichkeit, Hopfen und Gerste anzubauen, schadet auch nicht.