مشکلات کشاورزی در مریخ

پرورش گیاهان در خاک سیاره سرخ نیاز به افزودن مواد مغذی و از بین بردن مواد شیمیایی سمی دارد.

در فیلم مریخ، فضانورد مارک واتنی( با بازی مت دیمون) که در سیاره سرخ گیر کرده بود، توانست با استفاده از مدفوع به عنوان کود، سیب زمینی پرورش دهدو از این طریق زنده بماند.در آینده فضانوردان مریخ می توانند محصولات را در خاک بکارند تا فقط به ذخیره ماموریت ها متکی نباشند و مقدار و تنوع غذایی بیشتری نسبت به هیدروپونیک در اختیار داشته باشند. اما آزمایش های جدید آزمایشگاهی نشان می دهد که رشد مواد غذایی در سیاره سرخ بسیار دشوارتر از کاشت ساده محصولات با مدفوع است.

محققان کاهو و علف هرز Arabidopsis thaliana را در سه نوع خاک مشابه مریخ کاشتند. دو مورد از خاکها از هاوایی یا صحرای موهاو آورده شده بودند که شبیه خاک مریخ هستند.برای تقلید از سطح مریخ حتی با دقت بیشتر، نمونه سوم از ابتدا با استفاده از سنگ های آتشفشانی، رس ها، نمک ها و سایر مواد شیمیایی ترکیب شده بود، همانطور که مریخ نورد Curiosity ناسا در سیاره سرخ دیده است.

هم کاهو و هم علف A.thaliana در خاک طبیعی که شبیه مریخ بود، زنده ماندند ولی هیچکدام از آنها درخاک مصنوعی رشد نکردند.

کوین کانون، دانشمند سیاره شناس، از دانشکده معادن کلرادو در گلدن، کولو، که به ایجاد خاک مصنوعی مریخ کمک کرد اما در مطالعه جدید نقشی نداشت، می گوید:" اصلا تعجب آور نیست که هرچه [خاک] واقعی تر باشد، به مریخ نزدیکتر می شوید، رشد گیاهان در آن سخت و دشوارتر می گردد. "

خاک روی زمین پر از میکروب و سایر مواد آلی است که به رشد گیاهان کمک می کند، اما اساس خاک مریخ سنگ خرد شده است. براساس نتایج جدید کانون می گوید:" اگر می خواهید در مریخ گیاهان را با استفاده از خاک بکارید، مجبور هستید کار زیادی انجام دهید تا مواد را به چیزی تبدیل کنید که گیاهان بتوانند در آن رشد کنند."

اندرو پالمر، بیوشیمیست، و همکارانش در انستیتوی فناوری فلوریدا در ملبورن، بذرهای کاهو و A. thaliana را به تقلید از خاک مریخ تحت نور و درجه حرارت کنترل شده در محیط داخلی کاشتند، همانطور که فضانوردان در مریخ انجام می دهند. این گیاهان در دمای 22 درجه سانتیگراد و حدود 70 درصد رطوبت کشت شدند.

تا زمانی که گیاهان با کود نیتروژن، پتاسیم، کلسیم و سایر مواد مغذی بارور شوند، بذرهای هر دو گونه جوانه زدند و در گرد و غبار استخراج شده از هاوایی یا صحرای موهاو رشد کردند.

پالمر می گوید:" هیچ دانه ای از هر دو گونه نمی تواند در گرد و غبار مصنوعی جوانه بزند، بنابراین ما گیاهان را تحت شرایط شبیه هیدروپونیک پرورش می دهیم و سپس آنها را به خاک مصنوعی انتقال خواهیم داد". اما حتی وقتی کود به آنها داده شد، این نهال ها ظرف یک هفته از بین رفتند.

تیم پالمر متوجه شدند که مشکل آلودگی مصنوعی مریخ، pH بالای آن بود که حدود 9.5 بود. در حالیکه سطح این دو خاک طبیعی و در حدود 7 بود. اما هنگامی که محققان خاک مشابه را با اسید سولفوریک تحت درمان قرار دادند تا pH را به 2/7 کاهش دهد، نهال های پیوندی یک هفته بیشتر زنده ماندند ولی در نهایت مردند.

این تیم همچنین با مشکل دیگری روبرو شدند: ترکیب اصلی خاک مشابه شامل پرکلرات کلسیم، نمکی سمی نبوده است ولی مشاهدات اخیر نشان می دهد که این مواد حدود 2 درصد از سطح مریخ را تشکیل می دهد.وقتی تیم پالمر این مواد را با غلظتهای مشابه به خاک مریخ اضافه کرد، نه کاهو و نه A. thaliana اصلاً در خاک رشد نکردند.

ادوارد گوینان، متخصص نجوم در دانشگاه ویلانووا در پنسیلوانیا که در کار دخیل نبوده، می گوید: "پرکلرات یک مشکل اساسی برای کشاورزی مریخ است. اما ممکن است نیازی به پرکلرات نباشد، زیرا این ماده ای متوقف کننده است. باکتری هایی روی زمین وجود دارند که از پرکلرات به عنوان یک ماده غذایی لذت می برند. "این میکروب ها با خوردن نمک، اکسیژن تولید می کنند.

گوینان تصور می کند که اگر این باکتری ها از زمین به مریخ برده می شوند تا روی مایع مریخ در لکه های مریخ قرار بگیرند، ارگانیسم ها نه تنها از اجزای سمی آلودگی خلاص می شوند، بلکه ممکن است به تولید اکسیژن تنفس برای فضانوردان نیز کمک کنند.

علاوه بر این، بسته به جایی که فضانوردان در اقامتگاه خود درست کرده اند، درمان دقیق مورد نیاز برای کاشت خاک مریخ نیز متفاوت باشد.

گوینان می گوید:"این مساله به این بستگی دارد که در کجا فرود بیایید، زمین و شیمی خاک آنجا چگونه است."

لورا فاکرل، از متخصصان زمین شناسی، از دانشگاه جورجیا در آتن و همکارانش برای کشف چگونگی تأثیر این تنوع در رویه های کشاورزی در آینده، پنج نوع جدید از خاک مصنوعی مریخ را مخلوط کردند.

دستورالعمل های تهیه شده برای این خاک مصنوعی مریخ، که در 15 ژانویه ایکاروس نیز گزارش شد، براساس مشاهدات سطح مریخ از مریخ نوردهای Curisity، Spirit و Opportunity و هممچنین فضاپیمای ناسا Mars Global Surveyor و Mars Reconnaissance Orbiter ساخته شده است.

هر خاک مصنوعی جدید مریخ ترکیبی از موادی است که می توان در سیاره سرخ یافت یا ساخت. این خاک برای نشان دادن ترکیب متوسط در سطح مریخ، مشابه مواد مصنوعی ایجاد شده توسط تیم Cannon ساخته شده است. چهار نوع خاک دیگربا آرایش های کمی متفاوت، مانند خاکی که به ویژه با کربنات یا سولفات غنی شده است، می باشد.

فاکریل می گوید، این مجموعه به عنوان صفحه آزمایشی برای آزمایش های كشاورزی."پالت آنچه را كه در دسترس داریم گسترش می دهد" .

وی در حال حاضر از سرمایه خودش برای انجام آزمایش های اولیه رشد گیاه استفاده می کند. تاکنون حبوباتی بنام پروانه(moth)، که دارای محتوای غذایی مشابه سویا است اما مقاومت بیشتری به خشکی دارد، بهترین رشد را داشته است.فاکرل می گوید: " البته آنها فوق العاده سالم نیستند."

آزمایش های آینده می تواند کشف کند که چه کودهای مغذی به گیاهان کمک می کند تا در مناطق مختلف خاک مریخ زنده بمانند.

فاکرل می گوید: " خیلی واضح است که کشاورزی در مریخ، آنطور که تصور می شود، کار آسانی نیست."