Co ludzie zjedzą na Marsie po skolonizowaniu Czerwonej Planety?

Trwają już przygotowania do misji, które wylądują na Marsie za około dziesięć lat. Ale co by ludzie jedli, gdyby misje te ostatecznie doprowadziły do ​​trwałej kolonizacji czerwonej planety?

Kiedy (jeśli) ludzie dotrą do Marsa, głównym wyzwaniem dla każdej kolonii będzie wygenerowanie stabilnego zaopatrzenia w żywność. Ogromne koszty uruchomienia i uzupełnienia zasobów z Ziemi sprawią, że będzie to niepraktyczne.

Ludzie na Marsie będą musieli odejść od całkowitego polegania na ładunkach wysyłanych i osiągnąć wysoki poziom samowystarczalnego i zrównoważonego rolnictwa.

Przeczytaj więcej: Odkryto: ogromne płynne jezioro pod południowym biegunem Marsa

Niedawne odkrycie ciekłej wody na Marsie - co dodaje nowe informacje do pytania, czy znajdziemy życie na planecie - zwiększa możliwości wykorzystania takich zapasów do pomocy w uprawie żywności.

Ale woda jest tylko jedną z wielu rzeczy, których będziemy potrzebować, jeśli chcemy hodować wystarczającą ilość żywności na Marsie.

Jakie jedzenie?

Wcześniejsze prace sugerowały użycie mikrobów jako źródła pożywienia na Marsie. Zastosowanie hydroponicznych szklarni i kontrolowanych systemów środowiskowych, podobnych do testowanych na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w celu uprawy roślin, to kolejna opcja.

W tym miesiącu w czasopiśmie Geny, zapewniamy nową perspektywę opartą na wykorzystaniu zaawansowanej biologii syntetycznej, aby poprawić potencjalną wydajność życia roślinnego na Marsie.

Biologia syntetyczna to szybko rozwijająca się dziedzina. Łączy w sobie zasady inżynierii, nauki o DNA i informatyki (wśród wielu innych dyscyplin), aby nadać żywym organizmom nowe i ulepszone funkcje.

Nie tylko możemy czytać DNA, ale możemy również zaprojektować systemy biologiczne, przetestować je, a nawet zaprojektować całe organizmy. Drożdże to tylko jeden przykład przemysłowego mikroorganizmu, którego cały genom jest obecnie modyfikowany przez międzynarodowe konsorcjum.

Technologia posunęła się tak daleko, że precyzyjna inżynieria genetyczna i automatyzacja mogą być teraz połączone w zautomatyzowane urządzenia robotyczne, znane jako biofoundries.

Te biofoundries mogą testować miliony projektów DNA równolegle, aby znaleźć organizmy o cechach, których szukamy.

Mars: Ziemia, ale nie Ziemia

Chociaż Mars jest najbardziej podobny do Ziemi spośród naszych sąsiadujących planet, Mars i Ziemia różnią się na wiele sposobów.

Czytaj więcej: Drogi pamiętniku: słońce nigdy nie zaszło na symulacji Arctic Mars

Grawitacja na Marsie wynosi około jednej trzeciej grawitacji na Ziemi. Mars otrzymuje około połowy światła słonecznego, które otrzymujemy na Ziemi, ale znacznie wyższe poziomy szkodliwego promieniowania ultrafioletowego (UV) i promieni kosmicznych. Temperatura powierzchni Marsa wynosi około -60 stopni Celsjusza i ma cienką atmosferę głównie z dwutlenku węgla.

W przeciwieństwie do ziemskiej gleby, która jest wilgotna i bogata w składniki odżywcze i mikroorganizmy wspierające wzrost roślin, Mars jest pokryty regolitem. Jest to suchy materiał, który zawiera nadchloranowe substancje chemiczne, które są toksyczne dla ludzi.

Również - pomimo najnowszego znaleziska jeziora na powierzchni - woda na Marsie występuje głównie w postaci lodu, a niskie ciśnienie atmosferyczne planety powoduje, że płynna woda wrze w temperaturze około 5 stopni Celsjusza.

Rośliny na Ziemi ewoluowały przez setki milionów lat i są przystosowane do warunków lądowych, ale nie będą dobrze rosły na Marsie.

Oznacza to, że znaczne zasoby, które byłyby rzadkie i bezcenne dla ludzi na Marsie, takie jak płynna woda i energia, musiałyby zostać przydzielone do osiągnięcia wydajnego rolnictwa poprzez sztuczne tworzenie optymalnych warunków wzrostu roślin.

Adaptacja roślin do Marsa

Bardziej racjonalną alternatywą jest wykorzystanie biologii syntetycznej do opracowania upraw specjalnie na Marsa. To ogromne wyzwanie można rozwiązać i szybko śledzić, budując roślinną biofoundry Marsa.

Taki zautomatyzowany obiekt byłby w stanie przyspieszyć projektowanie biologicznych projektów i testowanie ich wydajności w symulowanych warunkach marsjańskich.

Dzięki odpowiedniemu finansowaniu i aktywnej współpracy międzynarodowej, tak zaawansowany obiekt mógłby poprawić wiele cech wymaganych do uprawy roślin na Marsie w ciągu dziesięciu lat.

Obejmuje to poprawę fotosyntezy i fotoprotekcji (aby pomóc chronić rośliny przed światłem słonecznym i promieniami UV), a także tolerancję na suszę i zimno w roślinach oraz inżynierię wysokowydajnych upraw funkcjonalnych. Musimy również zmodyfikować mikroby, aby odtruć i poprawić jakość gleby na Marsie.

Wszystkie te wyzwania mieszczą się w możliwościach nowoczesnej biologii syntetycznej.

Korzyści dla Ziemi

Opracowanie następnej generacji upraw wymaganych do utrzymania ludzi na Marsie przyniosłoby również wielkie korzyści ludziom na Ziemi.

Przeczytaj więcej: Zanim skolonizujemy Marsa, spójrzmy na nasze problemy na Ziemi

Rosnąca populacja globalna zwiększa zapotrzebowanie na żywność. Aby sprostać temu zapotrzebowaniu, musimy zwiększyć wydajność rolnictwa, ale musimy to zrobić bez negatywnego wpływu na nasze środowisko.

Najlepszym sposobem osiągnięcia tych celów byłoby ulepszenie upraw, które są już powszechnie stosowane. Utworzenie obiektów, takich jak proponowana biofoundry Marsa, przyniosłoby ogromne korzyści w czasie realizacji badań roślin, co miałoby wpływ na bezpieczeństwo żywności i ochronę środowiska.

Ostatecznie więc głównym beneficjentem wysiłków mających na celu opracowanie upraw na Marsa będzie Ziemia.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w The Conversation przez Briardo Llorente. Przeczytaj oryginalny artykuł tutaj.