To może nie być odpowiedni czas, aby to podnieść, ale po prostu powiedzmy to: istnieje silny powód, aby wierzyć, że choroby takie jak COVID-19 mogą stać się bardziej powszechne w nadchodzących latach. Kiedy wkraczamy na tereny wcześniej nietknięte – takie jak dzikie tereny, gęste dżungle i lasy tropikalne – uwalniamy nieznane wirusy, przed którymi nasze ciała nie mają żadnej ochrony. Wraz ze wzrostem populacji ludzkiej i kurczeniem się naturalnych siedlisk, cykl ten będzie prawdopodobnie kontynuowany. Inne katastrofalne zagrożenia dla Ziemi obejmują kolizje z asteroidami i kometami, globalną wojnę termojądrową lub biochemiczną i oczywiście długoterminowe skutki globalnego ocieplenia.
Aby zmniejszyć te niebezpieczeństwa, być może będziemy musieli uciec. Daleko. Na przykład aż na Marsa. Główne powody, dla których warto tam polecieć, to eksploracja i poszukiwanie życia – zarówno przeszłego, jak i obecnego. Ale osady na Marsie zapewniają także bezpieczne schronienie dla ludzkości w mało prawdopodobnym przypadku, gdyby coś katastrofalnego stało się z Ziemią. Wyprawa na Marsa nie jest tylko fantazyjnym, fantastycznym myśleniem. NASA ma polecenie prezydenta, aby wylądować na Marsie do 2033 roku, a organizacja bada sposoby budowania ludzkich siedlisk na Czerwonej Planecie. W 2016 r. firma SpaceX publicznie ogłosiła kompleksową wizję rozpoczęcia budowy osiedli na Marsie, proponując infrastrukturę transportową o dużej przepustowości. Ta dwufazowa misja mogłaby umieścić ludzi na Marsie do 2026 r.
Ta potencjalna kolonizacja jest powodem, dla którego studenci astrobiologii w Villanova rozpoczęli swój projekt Mars Gardens, badając, które rośliny i warzywa mogą rosnąć w bogatym w tlenek żelaza symulancie gleby marsjańskiej (MSS). Ponad 45 różnych rodzajów roślin zostało przetestowanych od czasu rozpoczęcia programu w 2017 roku – a biorąc pod uwagę, że są to studenci college’u, nie jest zaskakujące, że testy obejmowały chmiel i jęczmień.
Rośliny uprawiane w mieszance doniczkowej w tych samych warunkach środowiskowych służyły jako „kontrole”, a symulant regolitu (gleby) opiera się w dużej mierze na skale wulkanicznej z pustyni Mojave. MSS, który ma tendencję do bycia gęstszym, jest dostępny online i pochodzi z analizy chemicznej próbek marsjańskich przeprowadzonej przez NASA. Jednakże, rzeczywisty regolit na Marsie zawiera nadchlorany, które są niebezpieczne dla ludzi. Tak więc, po dotarciu na Marsa, ta niebezpieczna substancja chemiczna będzie musiała zostać usunięta przed użyciem rzeczywistej gleby. Ponadto, światło słoneczne na Marsie jest słabsze, co wpływa na warunki uprawy. Tak więc, studenci Villanova podjęli wszystkie właściwe kroki, aby odtworzyć marsjańskie warunki cieplarniane i uwzględnili tak wiele zmiennych, jak to tylko możliwe – wszystko w celu odpowiedzi na pytanie: Czy rośliny mogą być uprawiane na Marsie w marsjańskiej glebie pod zmniejszonym światłem otoczenia?
THE UNWELCOMING PLANET
Zanim odpowiemy na to pytanie, spójrzmy na Marsa z dużej perspektywy. Można śmiało powiedzieć, że środowisko nie jest tam zbyt przyjazne: Ogólnie rzecz biorąc, Mars jest mały (około jednej dziesiątej masy Ziemi), zimny (średnio -50 stopni Celsjusza) i opustoszały. Ma bardzo cienką, bogatą w dwutlenek węgla atmosferę, która jest o jedną dziewięćdziesiątą gęstsza od ziemskiej. Mars znajduje się około 141 milionów mil od Słońca (Ziemia 93 miliony mil), co oznacza, że maksymalne natężenie światła słonecznego na Marsie jest około 43 procent siły światła słonecznego na Ziemi. Jest jednak kilka dobrych wiadomości, ponieważ korzystny dwutlenek węgla i azot stanowią odpowiednio około 95 procent i 2,6 procent atmosfery planety. Jednak bez ozonu w marsjańskiej atmosferze, okna szklarni musiałyby blokować szkodliwe słoneczne promieniowanie ultrafioletowe.
Kilka miliardów lat temu, Mars szczycił się bardziej gościnnym środowiskiem, kompletnym z oceanami, umiarkowanym klimatem i- całkiem możliwe- życiem. Od tego czasu stracił większość swojej atmosfery i zapasów wody, i obecnie nie ma wody na jego powierzchni. Woda (lub lód) jest jednak obecna pod powierzchnią, jak również w lodowych regionach polarnych planety. Te surowe warunki sprawiają, że wszystkie rośliny muszą być uprawiane w ogrzewanych, ciśnieniowych szklarniach ze znacznymi kompensacjami dla atmosfery, wilgotności i wody.
W swoich eksperymentach szklarniowych, studenci z Villanova podjęli usilne starania, aby stworzyć środowisko, które jest zarówno przyjazne dla roślin, jak i podobne do tego, które można znaleźć w szklarniach na Marsie. Upewnili się, na przykład, że rośliny otrzymały mniej więcej taką samą ilość światła słonecznego, jak na Marsie. Biorąc pod uwagę te wymagania, studenci eksperymentowali również z hydroponiczną uprawą niektórych roślin.
Studenci odkryli, że ich sukces można poprawić za pomocą dwóch ulepszeń: zwiększenie światła słonecznego poprzez użycie diod LED o wielu długościach fali oraz rozluźnienie gęstego MSS poprzez dodanie ziemi doniczkowej lub odchodów dżdżownic.
W oparciu o wszystkie te czynniki, studenci byli w stanie wyeliminować niektóre warzywa z rozważań. Na przykład, słabe światło na Marsie nie sprzyja uprawie roślin, które wymagają pełnego słońca, takich jak pomidory, fasola, rośliny strączkowe, kukurydza i wiele roślin korzeniowych. Marchewki również nie są brane pod uwagę, ponieważ mają tendencję do wyrastania w gliniastym MSS. Ziemniaki w dużej mierze nie rozwijają się w glebie symulującej i warunkach słabego oświetlenia, ale słodkie ziemniaki robią trochę lepiej.
Studenci stwierdzili, że mniszek lekarski będzie kwitł na Marsie i ma znaczące korzyści: rosną szybko, każda część rośliny jest jadalna i mają wysoką wartość odżywczą. Inne dobrze prosperujące rośliny to microgreens, sałata, rukola, szpinak, groszek, czosnek, jarmuż i cebula.
Warunki na Marsie dla ludzi, nie mówiąc już o rolnikach, są dalekie od łatwych. Trudna planeta z pewnością nie jest dla nas naturalnym domem, a uprawianie tam pożywienia byłoby skomplikowanym zadaniem. Jednak nie jest to niemożliwe, a świadomość, że moglibyśmy rozwinąć i utrzymać nasze własne źródła żywności na odległym terenie, jest pocieszająca. Możliwość uprawy chmielu i jęczmienia też nie zaszkodzi.