Het is misschien niet het juiste moment om hierover te beginnen, maar laten we het gewoon zeggen: er zijn sterke redenen om aan te nemen dat ziekten als COVID-19 de komende jaren vaker zullen voorkomen. Wanneer we voorheen ongerepte gebieden binnendringen – zoals woeste gronden, dichte jungles en tropische bossen – ontketenen we onbekende virussen waartegen onze lichamen geen bescherming hebben. Naarmate de menselijke bevolking toeneemt en de natuurlijke habitats krimpen, zal deze cyclus zich waarschijnlijk voortzetten. Andere catastrofale gevaren voor de Aarde zijn botsingen met asteroïden en kometen, wereldwijde thermonucleaire of biochemische oorlogsvoering, en natuurlijk de langetermijneffecten van de opwarming van de aarde.
Om deze gevaren te verminderen, moeten we misschien weggaan. Ver weg. Zoals helemaal naar Mars. De belangrijkste redenen om te gaan zijn om te verkennen en te zoeken naar leven, zowel vroeger als nu. Maar nederzettingen op Mars bieden ook een veilige haven voor de mensheid in het onwaarschijnlijke geval dat er iets catastrofaals met de aarde gebeurt. Naar Mars gaan is niet zomaar iets uit de lucht gegrepen. NASA staat onder presidentiële orders om tegen 2033 mensen op Mars te laten landen, en de organisatie bestudeert manieren om menselijke woningen op de Rode Planeet te bouwen. In 2016 kondigde SpaceX publiekelijk een uitgebreide visie aan om te beginnen met het bouwen van nederzettingen op Mars, met een voorstel voor een transportinfrastructuur met hoge capaciteit. Deze missie in twee fasen zou mensen tegen 2026 op Mars kunnen zetten.
Deze potentiële kolonisatie is de reden waarom astrobiologiestudenten aan Villanova hun Mars Gardens-project zijn begonnen, waarbij wordt onderzocht welke planten en groenten kunnen groeien in ijzeroxiderijke Martian soil simulant (MSS). Meer dan 45 verschillende soorten planten zijn getest sinds het programma begon in 2017-en, gezien het feit dat dit universiteitsstudenten zijn, is het niet verrassend dat de tests hop en gerst omvatten.
Planten gekweekt in pottenmix onder dezelfde omgevingsomstandigheden dienden als “controles,” en de simulant regolith (grond) is grotendeels gebaseerd op vulkanisch gesteente uit de Mojave-woestijn. MSS, dat over het algemeen dichter is, is online beschikbaar en is afkomstig van de chemische analyse door de NASA van monsters van Mars. Het eigenlijke regolith op Mars bevat echter perchloraten die gevaarlijk zijn voor de mens. Eenmaal op Mars zal deze gevaarlijke chemische stof dus moeten worden verwijderd voordat de eigenlijke bodem wordt gebruikt. Bovendien is het zonlicht op Mars zwakker, wat de groeiomstandigheden beïnvloedt. De Villanova-studenten hebben dus alles in het werk gesteld om de omstandigheden in serres op Mars na te bootsen en met zoveel mogelijk variabelen rekening te houden – dit alles met het doel een antwoord te geven op de vraag: Kunnen planten op Mars worden gekweekt in Marsgrond met minder omgevingslicht?
DE ONWELKOMENDE PLANET
Voordat we die vraag beantwoorden, kijken we eerst eens naar Mars in het groot. We kunnen wel stellen dat de omgeving daar niet bepaald uitnodigend is: Mars is klein (ongeveer een tiende van de massa van de aarde), koud (gemiddeld -50 graden Celsius) en desolaat. Het heeft een zeer ijle, kooldioxide-rijke atmosfeer die ongeveer een negentigste zo dicht is als die van de aarde. Mars staat ongeveer 141 miljoen kilometer van de zon (de aarde is 93 miljoen kilometer), wat betekent dat de maximale intensiteit van het zonlicht op Mars ongeveer 43 procent is van de intensiteit van het zonlicht op aarde. Er is echter ook goed nieuws, want het heilzame kooldioxide en stikstof maken respectievelijk ongeveer 95% en 2,6% uit van de atmosfeer van de planeet. Echter, zonder enige ozon in de Martiaanse atmosfeer, zouden de kasramen de schadelijke ultraviolette straling van de zon moeten blokkeren.
Een paar miljard jaar geleden had Mars een gastvrijer omgeving, compleet met oceanen, een gematigd klimaat en – heel misschien – leven. Sindsdien is het grootste deel van zijn atmosfeer en watervoorraden verloren gegaan, en er is momenteel geen water op zijn oppervlak. Water (of ijs) is echter wel aanwezig onder het oppervlak, evenals in de ijzige poolgebieden van de planeet. Deze barre omstandigheden maken het noodzakelijk dat alle planten worden gekweekt in verwarmde kassen onder druk, met aanzienlijke compensaties voor atmosfeer, vochtigheid en water.
In hun kasexperimenten namen de Villanova-studenten strenge maatregelen om een omgeving te scheppen die zowel plantvriendelijk is als vergelijkbaar met wat men in kassen op Mars zou aantreffen. Ze zorgden er bijvoorbeeld voor dat de planten ongeveer evenveel zonlicht kregen als op Mars. Gezien deze vereisten hebben de studenten ook geëxperimenteerd met het hydrocultureel kweken van enkele planten.
De studenten ontdekten dat hun succespercentages konden worden verbeterd met twee verbeteringen: het vergroten van het zonlicht door het gebruik van multiwavelength LED’s en het losmaken van het dichte MSS door het toevoegen van potgrond – of regenworm feces.
Op basis van al deze factoren waren de studenten in staat om bepaalde groenten uit de overweging te elimineren. Zo leent het lage licht op Mars zich niet goed voor het kweken van planten die volle zon nodig hebben, waaronder favorieten als tomaten, bonen, peulvruchten, maïs of veel wortelgewassen. Wortelen komen ook niet in aanmerking, omdat ze in de kleiachtige MSS vaak te klein worden. Aardappelen gedijen grotendeels niet in de simulerende bodem en de lage lichtomstandigheden, maar zoete aardappelen doen het iets beter.
De studenten ontdekten dat paardenbloemen zouden floreren op Mars en belangrijke voordelen hebben: ze groeien snel, elk deel van de plant is eetbaar, en ze hebben een hoge voedingswaarde. Andere bloeiende planten zijn onder meer microgreens, sla, rucola, spinazie, erwten, knoflook, boerenkool en uien.
De omstandigheden op Mars voor mensen, laat staan boeren, zijn verre van gemakkelijk. De moeilijke planeet is zeker niet een natuurlijke thuis voor ons, en het kweken van levensonderhoud zou er een ingewikkelde taak zijn. Toch is het niet onmogelijk, en het is geruststellend te weten dat we onze eigen voedselbronnen op een afgelegen landschap kunnen ontwikkelen en onderhouden. De mogelijkheid om hop en gerst te verbouwen kan ook geen kwaad.