Agricultura pe Marte va fi mult mai dificilă decât o face să pară „The Martian

În filmul The Martian, astronautul Mark Watney (interpretat de Matt Damon) supraviețuiește eșuării pe Planeta Roșie cultivând cartofi în pământ marțian fertilizat cu fecale.

Viitorii astronauți de pe Marte ar putea cultiva în pământ pentru a evita să se bazeze exclusiv pe misiunile de realimentare și pentru a cultiva o cantitate și o varietate mai mare de alimente decât doar cu hidroponia (SN: 11/4/11). Dar noi experimente de laborator sugerează că cultivarea hranei pe Planeta Roșie va fi mult mai complicată decât simpla plantare de culturi cu rahat (SN: 9/22/15).

Cercetătorii au plantat salată verde și buruiana Arabidopsis thaliana în trei tipuri de pământ fals de pe Marte. Două dintre ele au fost realizate din materiale extrase din Hawaii sau din deșertul Mojave, care arată ca pământul de pe Marte. Pentru a imita și mai bine compoziția suprafeței marțiene, cel de-al treilea a fost realizat de la zero, folosind roci vulcanice, argile, săruri și alte ingrediente chimice pe care roverul Curiosity al NASA le-a văzut pe Planeta Roșie (SN: 1/31/19). În timp ce atât salata, cât și A. thaliana a supraviețuit în solurile naturale asemănătoare cu cele de pe Marte, dar nici nu a putut crește în solul sintetic, au raportat cercetătorii în numărul din 15 ianuarie, care va apărea în curând. Icarus.

„Nu este deloc surprinzător faptul că, pe măsură ce ajungi [dirt] din ce în ce mai precisă, mai aproape de Marte, devine din ce în ce mai greu pentru plante să crească în ea”, a declarat cercetătorul planetar Kevin Cannon de la Colorado School of Mines din Golden, Colorado, care a ajutat la realizarea pământului sintetic de pe Marte, dar nu a fost implicat în noul studiu.

Solul de pe Pământ este plin de microbi și de alte materii organice care ajută plantele să crească, dar pământul de pe Marte este practic piatră zdrobită. Noul rezultat „vă spune că, dacă doriți să cultivați plante pe Marte folosind solul, va trebui să depuneți multă muncă pentru a transforma acel material în ceva în care plantele pot crește”, spune Cannon.

Biochimistul Andrew Palmer și colegii de la Institutul de Tehnologie din Florida din Melbourne au plantat salată și A. thaliana semințe în pământ imitativ de pe Marte, în condiții de iluminare și temperatură controlate în interior, la fel cum ar face astronauții pe Marte. Plantele au fost cultivate la o temperatură de 22° Celsius și o umiditate de aproximativ 70%.

Semințele ambelor specii au germinat și au crescut în pământ extras din Hawaii sau din deșertul Mojave, atâta timp cât plantele au fost fertilizate cu un cocktail de azot, potasiu, calciu și alți nutrienți. Nicio sămânță din niciuna dintre cele două specii nu a putut germina în pământul sintetic, așa că „creșteam plantele în condiții asemănătoare cu cele hidroponice, iar apoi le transferam” în pământul artificial, spune Palmer. Dar chiar și atunci când li s-a administrat îngrășământ, aceste răsaduri au murit la o săptămână de la transplantare.

Plante care cresc în solul din deșertul Mojave
În experimentele de laborator, salata verde a putut crește în solul asemănător cu cel de pe Marte din deșertul Mojave (foto), atât timp cât solul a fost fertilizat cu azot, potasiu, calciu și alți nutrienți.Nathan Hadland

Echipa lui Palmer a suspectat că problema cu murdăria sintetică de pe Marte era pH-ul ridicat, care era de aproximativ 9,5. Cele două soluri naturale aveau un pH de aproximativ 7. Când cercetătorii au tratat pământul sintetic cu acid sulfuric pentru a reduce pH-ul la 7,2, răsadurile transplantate au supraviețuit o săptămână în plus, dar în cele din urmă au murit.

De asemenea, echipa s-a lovit de o altă problemă: rețeta originală de murdărie sintetică nu a inclus perclorat de calciu, o sare toxică care, conform unor observații recente, ar reprezenta aproximativ 2% din suprafața marțiană. Când echipa lui Palmer a adăugat-o în concentrații similare cu cele observate pe Marte, nici salata și nici A. thaliana nu a crescut deloc în pământ.

„Percloratul este o problemă majoră” pentru agricultura marțiană, spune Edward Guinan, un astrobiolog de la Universitatea Villanova din Pennsylvania, care nu a fost implicat în această lucrare. Dar este posibil ca percloratul de calciu să nu fie un obstacol. „Există bacterii pe Pământ care se bucură de perclorați ca hrană”, spune Guinan. Pe măsură ce microbii mănâncă sarea, aceștia degajă oxigen. Dacă aceste bacterii ar fi duse de pe Pământ pe Marte pentru a ronțăi perclorații din murdăria marțiană, Guinan își imaginează că organismele ar putea nu numai să scape de o componentă toxică a murdăriei, dar poate că ar putea ajuta și la producerea de oxigen respirabil pentru astronauți.

Mai mult, tratamentul exact necesar pentru a face ca pământul marțian să fie cultivabil poate varia, în funcție de locul în care astronauții își fac o casă. „Probabil că depinde de locul în care aterizezi, de geologia și chimia solului”, spune Guinan.

Pentru a explora modul în care această varietate ar putea afecta viitoarele practici agricole, geochimistul Laura Fackrell de la Universitatea din Georgia din Atena și colegii săi au amestecat cinci noi tipuri de pământ fals de pe Marte. Rețetele pentru aceste materiale marțiene false, de asemenea raportate în numărul din 15 ianuarie. Icarus, se bazează pe observații ale suprafeței lui Marte efectuate de roverele Curiosity, Spirit și Opportunity, precum și de sonda spațială Mars Global Surveyor și Mars Reconnaissance Orbiter ale NASA.

Fiecare nouă murdărie artificială de pe Marte reprezintă un amestec de materiale care ar putea fi găsite sau fabricate pe Planeta Roșie. Unul este conceput pentru a reprezenta compoziția medie de pe Marte, similar cu materialul sintetic creat de echipa lui Cannon. Celelalte patru varietăți au compoziții ușor diferite, cum ar fi murdăria care este deosebit de bogată în carbonați sau sulfați. Această colecție „extinde paleta de ceea ce avem la dispoziție” ca bancuri de testare pentru experimente agricole, spune Fackrell.

Ea își folosește acum stocul pentru a face experimente preliminare de creștere a plantelor. Până în prezent, o leguminoasă numită fasole de molie, care are un conținut nutrițional similar cu cel al soiei, dar este mai rezistentă la secetă, a crescut cel mai bine. „Dar nu sunt neapărat super sănătoase”, spune Fackrell. Experimentele viitoare ar putea explora ce cocktailuri de nutrienți ajută plantele să supraviețuiască în diferitele terenuri marțiene false. Dar acest lucru este clar, spune Fackrell: „Nu este atât de ușor pe cât pare în Marțianul.”