Introduceți codul de acces în câmpul formularului de mai jos.

Dacă sunteți abonat Zinio, Nook, Kindle, Apple sau Google Play, puteți introduce codul de acces al site-ului web pentru a obține accesul abonatului. Codul de acces al site-ului dvs. web este situat în colțul din dreapta sus al paginii Cuprins a ediției digitale.

știință

Cultivarea plantelor în afara lumii este o parte esențială și din ce în ce mai probabilă a explorării cosmosului.

Buletin informativ

Înscrieți-vă la newsletter-ul nostru de e-mail pentru cele mai recente știri științifice

Pe versantul nordic al vulcanului Mauna Loa din Hawaii, la 8000 de metri deasupra nivelului mării, doctorat în biologie studentul Cyprien Verseux a petrecut un an într-un habitat simulat pe Marte învățând cum să cultive salată. Verseux a fost unul dintre cei șase astronauți ersatz care au participat la HI-SEAS IV, un experiment al Universității din Hawaii din 2015. Grupul a făcut parte dintr-un studiu privind greutățile psihologice ale explorării spațiului, examinând coeziunea echipei într-o izolare extremă.

Proiectul agricol al lui Verseux, o extensie a cercetării sale postuniversitare, nu avea legătură tehnică cu misiunea HI-SEAS. Dar s-ar putea dovedi nu mai puțin crucial pentru călătoriile interplanetare. Dacă doriți să sprijiniți oamenii pe termen lung, va fi foarte dificil și costisitor să trimiteți în spațiu toată mâncarea și oxigenul de care au nevoie oamenii, explică el. "Ideea ar fi să produci ceea ce este necesar la fața locului din ceea ce găsești acolo."

Salata specială a lui Verseux poate ajunge să fie doar un mic pas spre autosuficiență pe Marte. Dar, împreună cu alte progrese în astrobotanică pe Pământ și la bordul Stației Spațiale Internaționale în orbită (ISS), cercetarea de pionierat a lui Verseux promite să propulseze saltul uriaș necesar astronauților pentru a explora tărâmuri chiar mai exotice decât Mauna Loa.

Legume spațiale

Ideea agriculturii extraterestre este mai veche decât primele rachete. În anii 1920, în timp ce dezvolta matematica propulsiei navelor spațiale, teoreticianul aeronautic sovietic Konstantin Ciolkovski a conceput sere închise în spațiu în care oamenii și plantele se puteau sprijini reciproc. Oamenii ar furniza dioxidul de carbon, iar plantele ar furniza hrana și oxigenul, reproducând Pământul în microcosmos.

În anii 1950, S.U.A. Forțele aeriene și NASA au început testarea sistemelor de susținere a vieții bazate pe alge pentru viitorii exploratori spațiali. Sovieticii au mers mai departe în anii ’70 și ’80, cultivând zboruri precum ceapa și inul către primele stații spațiale, demonstrând că plantele vii pot supraviețui în microgravitate. În același timp, au construit habitate izolate, închise pe Pământ - versiuni ale serelor lui Ciolkovski - pentru a studia modul în care plantele ar putea furniza hrană și pot procesa deșeurile umane fără intervenție externă.

De atunci, NASA și-a recâștigat conducerea în astfel de cercetări și, de asemenea, și-a redefinit traiectoria. „Ne-am îndepărtat de la un concept de bioregenerație completă la o abordare oarecum dependentă de Pământ”, spune astrobotanistul NASA Kennedy Space Center, Gioia Massa, care desfășoară experimente agricole pe ISS. Deocamdată, NASA trimite majoritatea mâncării astronauților de pe Pământ și reciclează deșeurile cu mașini, dar agenția spațială încă folosește biologia „acolo unde are sens”.

Deși acest lucru poate suna ca o retragere, este de fapt o strategie pentru avansare pe termen lung bazată pe lecțiile învățate dintr-o mișcare prea rapidă. (Acele experimente timpurii cu alge din anii '50? Un flop.) Cel mai notabil succes al lui Massa a fost un experiment de grădinărit spațial numit Veggie - prescurtare pentru sistemul de producție a legumelor - care cultivă culturi din semințe pe ISS din 2014. Veggie este în mod deliberat simplu și ușor de utilizat, găzduit într-o unitate de mărimea unui mini-frigider și conceput pentru interacțiunea echipajului. Astronauții îl încarcă cu pungi de creștere, care conțin semințe suspendate într-un substrat de lut copt impregnat cu un îngrășământ special. Apoi, grădinarii improvizați fac tot posibilul să hrănească creșterea controlând LED-urile colorate și ventilatoarele electrice.

Una dintre cele mai mari provocări este irigarea. Apa se comportă contraintuitiv în microgravitație, iar mișcarea ei este mult mai dificilă de prezis, astfel încât picăturile pot îneca la fel de ușor rădăcinile pe cât le lasă uscate. Deși problema rămâne nerezolvată, echipajul ISS a reușit să cultive o gamă largă de legume culese și consumate, inclusiv salată română, varză chineză și varză. Randamentul este minim, oferindu-le astronauților doar un gust de produse proaspete, dar chiar și o simplă frunză de salată pe lună poate face o mare diferență după săptămâni de tarife blande.

„De-a lungul timpului, oamenii se satură să mănânce același lucru”, explică Massa. „Majoritatea oamenilor care merg în spațiu slăbesc”. Aceste culturi pot ajuta la menținerea entuziasmului pentru mâncare.

Beneficiile unei diete echilibrate

Actul fizic al grădinăritului poate avea, de asemenea, beneficii psihologice importante. „Plantele în creștere ar putea face astronauții mai fericiți”, spune Massa. Puteți vedea ce înseamnă ea când urmăriți un videoclip al astronautului Scott Kelly realizând cu entuziasm un buchet de zinnii cultivate în spațiu.

Și, deși îmbunătățirea mulțumirii echipajului nu este o chestiune mică, o versiune mai mare a Veggie poate ajuta, de asemenea, la depășirea obstacolelor fiziologice semnificative în calea zborului spațial pe termen lung. Nutriția este o preocupare majoră. Vitaminele se degradează în timp și ar pierde potența în timpul unei misiuni de trei ani dus-întors pe Marte. Verzii ar putea furniza suplimentul alimentar de care au nevoie astronauții, chiar dacă majoritatea caloriilor lor provin încă din alimente preambalate.

Desigur, o roșie pe săptămână nu va face truc. Chiar și pe termen scurt, agricultura spațială trebuie să se îmbunătățească. Din fericire, astronauții au deja la dispoziție multe dintre instrumentele necesare. Pentru a studia microbiologia și genetica în microgravitație, NASA a echipat ISS cu mai multe platforme pentru creșterea țesutului plantelor în cutii Petri, iar un nou habitat avansat de plante permite Massa și colegilor săi să monitorizeze dezvoltarea culturilor de dimensiuni mari cu peste 180 de controale și senzori, oferindu-i în mod eficient un laborator-într-o cutie la distanță. Împreună, aceste sisteme pot duce NASA dincolo de simpla reglare fină a iluminatului și a irigațiilor.

O cercetare mai futuristă implică ingineria genetică. De exemplu, plantele cu greutate redusă s-ar putea să nu aibă nevoie de atât de multă lignină, substanța necomestibilă care dă tulpini rigiditatea lor. Oamenii de știință NASA studiază dacă modificarea producției de lignină ar putea ajuta oamenii să absoarbă mai mulți nutrienți din legumele lor sau să faciliteze tratarea deșeurilor vegetale în spațiu.

Cu toate acestea, chiar dacă plantele care modifică genetic pentru spațiu pot fi necesare, probabil că nu vor fi suficiente. Privind pe termen lung, Massa rămâne îngrijorat de toate lucrurile care vor trebui încă să vină de pe Pământ pentru a menține plantele spațiale sănătoase. „Nu vrem să lansăm ceea ce înseamnă murdăria spațială”, spune ea. Chiar și fără bioregenerare completă, în stilul lui Ciolkovski, ea crede că „trebuie să ne uităm la toate aceste potențiale domenii de utilizare a resurselor in situ”. Dacă crești pe Marte, lanțul tău de aprovizionare ar trebui să fie în mare parte marțian.

Și, din fericire, cele mai recente cercetări sugerează că ar putea fi foarte bine.

Culturi marțiene

În 2015, în timp ce Verseux se afla pe Mauna Loa, salata sa specială trăia din substanțe nutritive produse exclusiv de un tip de microb cunoscut sub numele de cianobacterii, care are nevoie doar de lumină, apă, aer și nutrienți minimi pentru a supraviețui. În același timp, mostre de cianobacterii orbitează Pământul pe suprafața exterioară a ISS. Au fost acolo cu alte câteva tipuri de microbi, ca parte a experimentului de biologie și Marte (BIOMEX), administrat de Centrul german aerospațial și colaboratori.

Obiectivul principal a fost de a afla despre limitele vieții prin supunerea organismelor la 16 luni de radiații orbitale. Verseux și Daniela Billi, astrobiolog și botanist de la Universitatea din Roma, și consilier de cercetare absolvent al Verseux, au profitat de ocazia de a afla despre viabilitatea cianobacteriilor pentru agricultura marțiană, deoarece Planeta Roșie suportă radiații asemănătoare. Ce s-ar întâmpla, de exemplu, pe Marte dacă cianobacteriile ar fi expuse accidental?

Rezultatele cercetărilor lor, publicate în jurnal Astrobiologie la începutul acestui an, arătați că microbii ar putea supraviețui dacă sunt protejați de regolit (denumirea tehnică a rocii pulverizate care acoperă multe luni și planete). Cu alte cuvinte, ar fi bine să nu cultivați cianobacterii în aer liber, dar dacă sera dvs. ar avea o fereastră spartă, microbii ar fi bine, protejați de solul vegetal local. Un meteorit capricios nu ar duce la înfometare după ce mesele preambalate nu vor mai sosi de pe Pământ.

Regolitul poate fi, de asemenea, util în alte moduri. Dacă nu doriți să transportați murdăria - literalmente, pământul - în spațiu, piatra pulverizată este tot ce aveți. Dar se pare că cianobacteriile au o abilitate de a extrage minerale sănătoase direct din rocile deșertului, precum regulitele, aici pe Pământ. Cu alte cuvinte, acest microb pare a fi doar organismul potrivit pentru „utilizarea in situ a resurselor” pe Marte - soluția pe termen lung a NASA caută. Odată ce cianobacteriile intră în terenul local, absorbind gheața topită marțiană și lumina soarelui filtrată cu UV, teoretic pot deveni parte a lanțului de aprovizionare de la sine.

Acum, coleg postdoctoral la Centrul de Tehnologie și Microgravitate a Spațiului Aplicat al Universității din Bremen, Verseux are în vedere mult mai mult decât simpla producție de salată în afara lumii. Nutrienții recoltați din cianobacterii ar putea hrăni aproape orice cultură, în special cu puțină inginerie genetică. „Odată ce le-ai crescut, le poți folosi direct pentru a produce oxigen, alimente, biocombustibili și alte câteva lucruri”, spune el. „Puteți produce practic tot ce va avea nevoie omul pentru a supraviețui”.

Aceeași cercetare care ar putea face posibilă explorarea umană a lui Marte ar putea oferi oamenilor de știință cunoștințele necesare pentru a face excursia să merite. „Există o mulțime de paralele între examinarea resurselor care ar putea fi disponibile pentru viață și analizarea semnăturilor dovezi de viață ", observă Massa. Deci, învățând ce putem crește și cum să-l cultivăm, vom fi în cele din urmă mai bine pregătiți să hrănim nativii marțieni care fac același lucru.

Jonathon Keats este un editor care contribuie la Descoperi. Această poveste a apărut inițial tipărită sub denumirea „A face un spațiu mai verde”.