Det är kanske inte rätt tillfälle att ta upp det här, men låt oss säga det: det finns starka skäl att tro att sjukdomar som COVID-19 kan bli vanligare under de kommande åren. När vi inkräktar på tidigare orörda områden – såsom vilda marker, täta djungler och tropiska skogar – släpper vi lös okända virus som våra kroppar inte har något skydd mot. I takt med att den mänskliga befolkningen växer och de naturliga livsmiljöerna krymper kommer denna cykel sannolikt att fortsätta. Andra katastrofala faror för jorden är kollisioner med asteroider och kometer, globala termonukleära eller biokemiska krig och naturligtvis de långsiktiga effekterna av den globala uppvärmningen.
För att minska dessa faror kan vi behöva komma bort. Långt bort. Till exempel hela vägen till Mars. De främsta skälen till att åka dit är att utforska och söka efter liv – både förr och nu. Men bosättningar på Mars erbjuder också en säker tillflyktsort för mänskligheten i den osannolika händelsen att något katastrofalt skulle hända med jorden. Att åka till Mars är inte bara en fantasifull idé. NASA har fått order av presidenten att landa människor på Mars senast 2033, och organisationen undersöker hur man kan bygga mänskliga bosättningar på den röda planeten. År 2016 tillkännagav SpaceX offentligt en omfattande vision för att börja bygga bosättningar på Mars och föreslog en transportinfrastruktur med hög kapacitet. Detta uppdrag i två faser skulle kunna placera människor på Mars senast 2026.
Denna potentiella kolonisering är anledningen till att astrobiologistudenter vid Villanova inledde sitt projekt Mars Gardens, där de undersöker vilka växter och grönsaker som kan växa i en järnoxidrik marsiansk jordsimulator (MSS). Över 45 olika sorters växter har testats sedan programmet inleddes 2017 – och med tanke på att det här är collegestudenter är det föga förvånande att testerna inkluderade humle och korn.
Plantor som odlats i krukväxtblandning under samma miljöförhållanden har fungerat som ”kontroller”, och den simulerande regoliten (jorden) är till stor del baserad på vulkanisk sten från Mojaveöknen. MSS, som tenderar att vara tätare, finns tillgänglig online och kommer från NASA:s kemiska analys av marsianska prover. Den faktiska regoliten på Mars innehåller dock perklorater som är farliga för människor. Så när man väl är på Mars måste denna farliga kemikalie avlägsnas innan själva jorden används. Dessutom är solljuset på Mars svagare, vilket påverkar odlingsförhållandena. Villanova-studenterna vidtog därför alla rätt åtgärder för att efterlikna växthusförhållandena på Mars och tog hänsyn till så många variabler som möjligt – allt med målet att besvara frågan: Kan växter odlas på Mars i Marsjord med mindre ljus i omgivningen?
Den ovänliga planeten
Innan vi svarar på den frågan ska vi ta en titt på Mars i stort. Man kan lugnt säga att miljön där inte direkt är välkomnande: Mars är liten (ungefär en tiondel av jordens massa), kall (i genomsnitt -50 grader Celsius) och öde. Den har en mycket tunn, koldioxidhaltig atmosfär som är ungefär en nittiondel så tät som jordens. Mars befinner sig ungefär 141 miljoner mil från solen (jorden är 93 miljoner mil), vilket innebär att den maximala intensiteten av solljuset på Mars är ungefär 43 procent av styrkan av solljuset på jorden. Det finns dock goda nyheter, eftersom nyttig koldioxid och kväve utgör cirka 95 procent respektive 2,6 procent av planetens atmosfär. Eftersom det inte finns något ozon i Marsatmosfären måste dock växthusfönstren blockera skadlig ultraviolett strålning från solen.
För några miljarder år sedan hade Mars en mer gästvänlig miljö, med hav, tempererat klimat och – mycket möjligtvis – liv. Mars har sedan dess förlorat det mesta av sin atmosfär och sitt vattenförråd, och det finns för närvarande inget vatten på dess yta. Vatten (eller is) finns dock under ytan och i planetens isiga polarområden. Dessa hårda förhållanden gör det nödvändigt att alla växter odlas i uppvärmda, trycksatta växthus med betydande kompensationer för atmosfär, luftfuktighet och vatten.
I sina växthusexperiment vidtog Villanova-studenterna kraftfulla åtgärder för att skapa en miljö som både är växtvänlig och liknar den som skulle finnas i växthus på Mars. De såg till exempel till att växterna fick ungefär samma mängd solljus som de skulle få på Mars. Med tanke på dessa krav experimenterade studenterna också med att odla vissa växter hydroponiskt.
Studenterna fann att deras framgång kunde förbättras med två förbättringar: att öka solljuset genom att använda lysdioder med flera våglängder och att luckra upp den täta MSS genom att tillsätta krukväxtjord eller avföring från daggmaskar.
Baserat på alla dessa faktorer kunde studenterna utesluta vissa grönsaker från att övervägas. Det låga ljuset på Mars lämpar sig till exempel inte bra för att odla växter som kräver full sol, vilket inkluderar favoriter som tomater, bönor, baljväxter, majs eller många rotfrukter. Morötter är inte heller aktuella, eftersom de tenderar att bli förkrympta på den leriga MSS. Potatis trivs i stort sett inte i den simulerade jorden och de låga ljusförhållandena, men sötpotatis klarar sig lite bättre.
Studenterna kom fram till att maskrosor skulle blomstra på Mars och ha betydande fördelar: de växer snabbt, varje del av växten är ätbar och de har ett högt näringsvärde. Andra blomstrande växter är mikrogrönsaker, sallad, ruccola, spenat, ärter, vitlök, grönkål och lök.
Villkoren på Mars för människor, för att inte tala om jordbrukare, är långt ifrån enkla. Den svåra planeten är verkligen inte ett naturligt hem för oss, och att odla föda där skulle vara en komplicerad uppgift. Med det sagt är det inte omöjligt, och det är betryggande att veta att vi skulle kunna utveckla och upprätthålla våra egna livsmedelskällor i ett avlägset landskap. Möjligheten att odla humle och korn skadar inte heller.