Nei film, tutto sembra così semplice. Ma per coltivare cibo su Marte, dobbiamo creare il terreno da zero e costruire la nostra mini-biosfera.
L'atterraggio di persone su Marte sarà un evento fondamentale nella storia dell'umanità. La vita oltre la biosfera terrestre rimane un sogno per molti. Ma la creazione di un insediamento sostenibile sul Pianeta Rosso richiederà lo sviluppo del suo ambiente. Sarà necessario sviluppare modi per produrre cibo in un posto in cui non lo sono. Dopo tutto, le forniture dalla Terra saranno intermittenti o non esisteranno affatto.
Nel blockbuster "Martian" 2015, Mark Watney (Matt Damon) ha reso famosa la piantatura di patate in una serra improvvisata dopo essere entrato in una situazione difficile durante un'epica tempesta che ha costretto il resto dell'equipaggio a fermare la missione e volare via senza di essa. Usando l'imballaggio sottovuoto lasciato dalla missione, Watney piantò le patate nel "terreno" planetario, estrasse l'acqua attraverso reazioni chimiche e fertilizzò la sua crescente produzione di patate con rifiuti di equipaggio liofilizzati.
Questo sembra un modo abbastanza semplice per coltivare piante su Marte. Ma questo non è il caso.
"La realtà non si avvicina nemmeno a una soluzione cinematografica", ha dichiarato Ralph Fritsche, senior project manager al Kennedy Space Center, NASA.
La NASA prevede di inviare astronauti su Marte negli anni '30. Il capo di SpaceX, Ilon Musk, propose una campagna aggressiva di colonizzazione del pianeta, basata su un sistema di trasporto interplanetario (SMT). Ma anche se SpaceX ha l'esperienza di trasportare persone su Marte, non c'è ancora un piano per come possono vivere lì e produrre cibo a spese della terra. Dato che il trasporto di cibo dalla Terra a Marte costerà circa 1 miliardo di dollari l'anno a persona, diventa ovvio che abbiamo urgentemente bisogno di un altro piano per fornire cibo ai futuri ricercatori marziani.
"Ilon Musk ha presentato una sfida difficile per il mondo", ha dichiarato Daniel Batcheldor, professore di fisica e scienze dello spazio presso il Florida Institute of Technology e il direttore del progetto dello Space Institute, Buzz Aldrin. "Sappiamo che non possiamo consegnare la massa necessaria per la superficie marziana inviata dalla Terra. Abbiamo bisogno di creare una colonia stabile sul Pianeta Rosso, che non dipenda dalle forniture terrene ".
Mentre stiamo pensando di creare la prima colonia marziana o il supporto per un piccolo gruppo di astronauti della NASA, i ricercatori stanno lavorando allo sviluppo di nuove strategie per la coltivazione di piante al di fuori della Terra.
Fritsche e il suo collega della NASA Trent Smith hanno collaborato con gli scienziati del Buzz Aldrin Space Institute per indagare su quali siano i veri metodi di coltivazione del cibo su Marte. Anche se l'uso dei rifiuti fisici degli astronauti come fertilizzante può avere un ruolo, avremo bisogno di tutto (dalla rimozione delle tossine dagli organismi ai "batteri progettisti") al fine di creare la versione marziana del suolo che abbiamo sulla Terra.
"Non ci dovrebbe essere materia organica nella regolite marziana. E per il trattamento dei nutrienti, avrete bisogno di distruttori per distruggere quello che c'è e renderlo disponibile (nella forma corretta) per l'uso da parte delle piante ", ha detto Fordham Brooke Wheeler, professore associato presso il college di astronautica. "Questa sarà una potenziale strategia per creare una colonia che è più resistente alla lavorazione dei rifiuti, indipendentemente dal fatto che appartengano a esseri umani, piante o altri rifiuti organici." Wheeler e il suo collega Drew Palmer (assistente professore di scienze biologiche presso il Florida Institute of Technology) usano un regolite marziano, sperando di esplorare il processo di utilizzo delle proprie risorse durante una missione umana sul Pianeta Rosso. Il simulatore (polvere di roccia vulcanica delle isole hawaiane) non contiene nessuno dei nutrienti necessari per la crescita delle piante, ma soprattutto assomiglia alla regolite marziana.
La lattuga, che veniva coltivata solo in un simulatore marziano (senza aggiunta di sostanze nutritive), produceva solo piccole foglie in laboratorio (FIT / Buzz Aldrin Space Institute).
Sebbene il simulatore di regolite sia un buon inizio, Wheeler e Palmer comprendono i loro limiti. Una delle più grandi sfide future è come gli astronauti marziani "elimineranno" le sostanze cosmiche tossiche che sono note per essere presenti sul pianeta. Come confermato dal Curiosity Martian Science Laboratory della NASA, la regolite mariana è stata riempita con sali di perclorato, che sono usati nei processi industriali sulla Terra e sono noti per causare problemi alla tiroide. La rimozione dei perclorati dalla regolite marziana renderà la risorsa adatta all'agricoltura.
"Quando iniziamo l'introduzione dei microbi, vorremmo usare microbi ingegnerizzati in grado di eliminare i perclorati tossici, che saranno molto nel terreno", ha affermato Palmer. "Puoi iniziare a progettarli ora, sulla Terra."
Ma questo non è l'ultimo punto. Poiché ci sono microbi del suolo su Marte che formano la base dei cicli vitali che governano la biosfera terrestre, avremo bisogno di introdurre batteri e piante strategiche nella regolite marziana per ottenere il maggior numero di nutrienti. "Riteniamo che a lungo termine la ri-registrazione dei microbi e degli organismi che coesistono con le piante (sulla Terra) creerà cicli sostenibili di azoto e fosforo (su Marte)", ha affermato Palmer.
I fertilizzanti sono la materia prima di questi cicli, quindi quando si pianifica un'agricoltura marziana dobbiamo considerare come questo verrà fornito. Saranno rifornimenti dalla Terra? O sarà prodotto localmente per ridurre i costi e la dipendenza dal nostro pianeta?
"Per completare questo sistema, è necessario costruire più strutture", ha aggiunto Palmer.
I ricercatori credono che prima che una persona metta piede sul Pianeta Rosso, una missione robotica potrebbe volare un mese prima e preparare un regolite marziana per l'agricoltura. I robot agricoli possono estrarre regolite ed eseguire attività per rimuovere il perclorato, introducendo la biologia necessaria per creare i cicli necessari per la sopravvivenza delle piante. L'idea è di creare fattorie vitali prima che arrivi la missione umana. Gli astronauti arriveranno sul posto pronto con cibo fresco e sistemi di supporto vitale (fornitura di ossigeno e regolazione delle tossine).
Le foglie di lattuga vengono coltivate in un simulatore marziano con sostanze nutritive aggiunte. Il risultato sono foglie sane (FIT / Buzz Aldrin Space Institute).
Molti problemi diversi sono associati alla produzione di prodotti su Marte. Ma uno dei maggiori vantaggi della crescita fisica delle piante sarà psicologico. Il capo del progetto sperimentale "Veggie" della Stazione Spaziale Internazionale, che usa l'idroponica per fornire alle piante acqua e sostanze nutritive in microgravità, ha realizzato che gli astronauti nell'avamposto orbitante ricevono grande gioia coltivando piante in un ambiente completamente sterile lontano da casa. "Perché sono su una stazione spaziale, in un ambiente molto ostile, con tutti questi fili e cavi ... Ma hanno queste piccole piante a cui tengono a cuore e che ricordano la casa", ha detto Smith. "Quando andremo su Marte, questo sarà un momento molto importante."
Veggie ha dimostrato il processo di coltivazione della lattuga, che è stato fatto dall'astronauta NASA Scott Kelly durante la sua missione di un anno a bordo di una stazione spaziale con l'astronauta russo Mikhail Kornienko. Ma gli astronauti rimasero dipendenti dalle forniture terrene. Sebbene l'idroponica possa avere un ruolo nell'integrare le diete degli esploratori marziani, alla fine, dobbiamo dipendere dalle risorse del Pianeta Rosso per creare e mantenere condizioni di vita.
"Inizialmente potremmo fare agricoltura idroponica. L'idroponica è incredibilmente efficace ", ha affermato Smith. "Ma se hai intenzione di soffermarti a lungo, allora è logico che accada sui sistemi di agricoltura regolitica. Avrai due diversi modi per coltivare le piante per il cibo. "
Qualunque percorso tu scelga, dovrai usare il potenziale tecnico per imparare come ri-alloggiare in un ambiente inospitale.
"È come se tornassi a una società agraria antica quando stavamo solo cercando di capire come coltivare la terra", ha detto Batcheldor. "Ma invece di terreno fertile, coltiviamo il suolo marziano."
"La creazione di una colonia marziana permanente determinerà finalmente la nostra presenza sul pianeta", ha aggiunto.
