Pestovanie jedla na Marse: Podmienky a výzvy
Kľúčovým prvkom pre astronautov pri dlhodobých misiách do vesmíru je práve zdroj potravy. NASA spolu s ostatnými vesmírnymi agentúrami realizuje viacero experimentov smerujúcich k umožneniu dlhodobého pobytu človeka vo vesmíre.
Vytváranie vesmírnych fariem je jednou z prioritných oblastí NASA. Astrobiológovia majú teda veľa predstáv o tom, čo presne by sa malo na Červenej planéte pestovať.
Poďme sa teda pozrieť na to, aké sú možnosti pestovania jedla na Marse a aké podmienky je potrebné zabezpečiť.
Pestovanie šalátu vo vesmíre. Zdroj: ESA
Experimenty na Zemi simulujúce marťanské podmienky
Na tento účel použili špeciálny simulátor JSC 1A Moon vyvinutý NASA, ktorý navodil rovnaké podmienky, aké sú na povrchu Mesiaca a Marsu. Na rozdiel od našej pozemskej pôdy mesačný regolit tvoria dopadajúce mikrometeority. Dýchanie mesačného prachu môže aj poškodiť pľúca.
Vedci vypestovali žeruchu, roketu siatu (príbuzná rukoly), paradajku, reďkovku, raž, pór či obľúbenú quinou. Za ďalším trúfalým pokusom stojí americký astronaut Scott Kelly, ktorý v rámci projektu vesmírnej záhradky Veggie vypestoval na Medzinárodnej vesmírnej stanici (ISS) šalát a dokonca i krásne kvitnúce cínie. Cínie kvitli aj v prostredí mikrogravitácie pod umelým slnečným osvetlením. Rastlinu si v NASA vybrali aj preto, že je jedlá. Pokiaľ mali priesady cínií dostatok vody a živín, rástli aj v prostredí s umelým slnečným žiarením.
Vedci najprv museli zostrojiť zariadenie, ktoré by simulovalo podmienky vo vesmíre. Ťažké bolo udržať vo vesmírnych skleníkoch nízky tlak. Keď šalát vysadili, zistili, že sa mu celkom darí. „Rastlinám sa v nízkom tlaku darí dobre. Produkujú menej etylénu a počas noci spotrebujú menej uhľovodíkov. Vďaka tomu ich hlávky narastú do väčších rozmerov," hovorí Chuan He z TAES. „Takisto je vhodné vyvinúť systém, ktorý by bol schopný cez deň zachytiť slnečné svetlo a využiť ho počas dlhých nocí.“
Vedci NASA sa pustili do experimentovania s medzinárodným centrom výskumu zemiakov International Potato Center (CIP) v peruánskej Lime. Spoločne chcú pestovať sto vybraných odrôd zemiakov v podmienkach, ktoré budú pripomínať prostredie na Červenej planéte.
Zvyšných 60 vybraných odrôd zemiakov predstavuje geneticky vylepšené odrody, ktoré zvládajú rast v prostredí s nedostatkom vody a v zasolených pôdach. Tieto odrody sú tiež odolné voči nákazám.
A kde vezme NASA pôdu ako je na Marse? Vymysleli obstojnú náhradu. Vybrali si oblasť La Joya Pampas v južnom Peru, kam zasahuje slávna púšť Atacama. Je to jedno z najsuchších miest na Zemi, ktoré je vlastne celkom podobné povrchu Marsu.
Experimenty začínajú v marci, Valdivia spolu s kolegami očakáva prvé väčšie výsledky asi o dva roky. Keby zemiaky nezvládali surové podmienky Marsu, tam im vedci budú pridávať živiny a svetlo. Pokiaľ ani to nezaberie, tak plánujú nasadiť aeroponiku, technológiu, ktorú vyvinuli pre pestovanie zemiakov v CIP. Spočíva v pestovaní zemiakov bez pôdy, sprejovaním koreňov živinami a odvádzaním toxínov. Toto všetko však len začiatok. NASA v budúcnosti plánuje postaviť v peruánskej púšti centrum pre výskum Marsu.
Robert Ferl a jeho kolegovia Anna-Lisa Paul a Stephen M. Elardo z Floridskej univerzity pestovali rastliny na mesačnej pôde prvýkrát. Svoje prelomové zistenia zverejnili v časopise Communications Biology. Výskumníci netušili, či niečo vôbec dokáže v drsnej mesačnej pôde - regolite - vyklíčiť. NASA poskytla výskumníkom začiatkom minulého roka 12 gramov vzoriek.
„Po dvoch dňoch začali pučať,“ uviedla vo vyhlásení Anna-Lisa Paul, profesorka záhradníckych vied na Floridskej univerzite. „Všetko vyklíčilo. Nemôžem vám povedať, akí sme boli ohromení. Potom nastal zlom a na konci prvého týždňa začali rastliny v regolite chátrať, odborne povedané pociťovali stres. Vedci sa však domnievajú, že prostredie by sa dalo upraviť pridaním zmesi živín alebo úpravou umelého osvetlenia.
Ako pestovať jedlo na Marse!
Podmienky na Marse verzus podmienky na Zemi
Pestovať zeleninu vo vesmíre nie je jednoduché. Napríklad na Mesiaci nie je nijaký atmosférický tlak a gravitácia dosahuje len jednu šestinu pozemskej. Deň tam trvá takmer toľko ako mesiac na Zemi a po ňom nasledujú dva týždne úplnej tmy. Atmosféru na Marse zase z 95 percent tvorí oxid uhličitý a atmosférický tlak dosahuje stotinu pozemského.
Simulované marťanské misie
TASR, 24. apríla 2016 10:00Michaela Musilová Foto: TASRTASR - Radovan StoklasaSlovenská astrobiologička Michaela Musilová chce pomocou organizmov žijúcich v extrémnych podmienkach zúrodňovať pôdu na planéte Mars. Svoj experiment ponúkla neziskovej organizácii Marťanská spoločnosť, spolupracujúcej s NASA a Európskou vesmírnou agentúrou, ktorá ju vybrala na trojtýždňovú simulovanú misiu na Mars v púšti v americkom štáte Utah.
"Na odľahlom mieste v púšti vybudovali stanicu v tvare cylindra s priemerom asi osem metrov, kde sme museli šiesti existovať. Navyše tam bol aj robot a kameraman, ktorý monitoroval náš pobyt. Ako dodala, podmienky pripomínali pomery na Marse, púšť mala podobný červený piesok, navyše celá expedícia sa konala v zime pri mínusových teplotách.
"Každý sme mali na spanie priestor, kde sme sa vyložene iba vopchali, nikto v ňom netrávil mimo spania ani minútu času. Potom bola jediná miestnosť, kde sme robili všetko - pracovali, cvičili, varili a robili výskum. Tam sme sa museli denno-denne zdržiavať. Výnimkou boli misie do otvoreného priestoru, kde sme mohli ísť robiť výskum do terénu maximálne na tri hodiny denne v skafandroch," spresnila astrobiologička.
Musilová bola v šesťčlennej simulovanej expedícii dôstojníčka skleníka, jej úlohou bolo pestovať rastliny pre posádku v špecifických podmienkach, ale najmä experimentovať s mikroorganizmami schopnými zúrodňovať pôdu.
"Samotné pestovanie byliniek v pozemskej pôde, to išlo. Trvalo to nejaký čas, takže každý z nás mal okrem sušenej astronautickej stravy aj niekoľko čerstvých lístkov, ktoré som vypestovala. V mojom experimente som však miešala marťanskú pôdu s extrémnymi organizmami, ktoré som ja študovala a zistila som, že za určitých podmienok, aj takých marťanských, dokážu tie mikróby zúrodňovať pôdu.
Michaela Musilová študovala planetárne vedy a astrobiológiu v Anglicku, neskôr v Spojených štátoch amerických, kde dostala štipendium a pracovala aj pre NASA. Doktorát si dokončila v Anglicku a počas neho prišla s myšlienkou využiť extrémne mikroorganizmy na zúrodňovanie pôdy.
Michaela Musilová, slovenská astrobiologička. Zdroj: aktuality.sk
Výskum kolostra či beta granulátu, experiment pestovania špenátu, geologické štúdie povrchu simulovanej červenej planéty alebo 3D tlač tehál s použití simulovanej marťanskej pôdy.
Trojtýždenná misia sa uskutočnila v polovici januára tohto roka na Marťanskej púštnej výskumnej stanici (MDRS - Mars Desert Research Station) v americkom Utahu. "Bola to celkom úspešná misia," zhodnotila Musilová na tlačovej besede v Bratislave.
V simulovaných marťanských podmienkach sa napr. testovali rôzne produkty na povzbudenie imunity a ich trvanlivosť. S plodinami súvisel podľa Musilovej aj ďalší experiment, a to pestovanie špenátu v "marťanských" podmienkach, pod lampou a na špeciálnych poličkách, vedci zaznamenali jeho rýchlejší rast. Časť špenátu aj po misii zostala na simulovanom "Marse", kde sa o neho v simulovanej marťanskej pôde starajú ďalšie posádky misií.
V rámci 3D tlače tehál aj s použitím simulovanej marťanskej pôdy bolo úlohou vymyslieť multifunkčné tehly tak, aby sa z nich dalo aj stavať, aby chránili pred budúcim žiarením na Marse, aby mali izolačnú vrstvu a aby sa mala tiež kde skladovať voda.
"Marsonauti" si však podľa Musilovej prešli aj rôznymi psychologickými štúdiami, kde sa stretli s množstvom problémov, či už simulovanými, alebo nepredvídanými. Vedci si museli napr. poradiť s pokazeným potrubím, toaletou či kúrením. Neskôr prišla snehová búrka, ktorá zakryla solárne panely, takže posádka mala obmedzený prístup k elektrine.
Stanicu MDRS postavila nezisková spoločnosť Mars Society v roku 2001 vo vysokých nadmorských výškach studenej púšte amerického Utahu. Pokiaľ ide o prírodné podmienky, geologické útvary či extrémne organizmy, je to údajne jedno z najpodobnejších miest Marsu na Zemi.
Zmiešané plodiny
Experimenty s paradajkami, mrkvou a hráškom ukázali, že pestovanie zmiešaných plodín má veľkú budúcnosť. Už sa dosiahlo niekoľko veľmi zaujímavých a povzbudzujúcich výsledkov. Sú opísané v článku publikovanom v časopise PLOS One 1.
Ako je známe, atmosféra Marsu je približne 100-krát tenšia ako zemská a pozostáva hlavne z oxidu uhličitého, dusíka a argónu. Na vykonanie štúdie zamierili Goncalves a jej asistenti do skleníkov univerzity. Tam simulovali podmienky čo najbližšie k tým na Marse. Pôda bola napodobeninou marťanského regolitu - sypkej a kamenistej pôdy, ktorá pokrýva takmer celú Červenú planétu. Pridali sa do nej kúsky obyčajnej zeminy, aby lepšie zadržiavali vodu a pevnejšie upevnili korene.
Nie náhodou si holandskí vedci vybrali hrášok, mrkvu a paradajky. „Výber hrášku, paradajok a mrkvy bol zrejmý. Tieto rastliny sú výživné a obsahujú zvýšené množstvo antioxidantov, vitamínu C a betakaroténu. Je to veľmi dôležité, keďže tieto živiny a užitočné látky sa úplne strácajú pri dehydratácii, ktorej podliehajú všetky potraviny posielané do vesmíru.
Všetky tri experimentálne druhy fungovali dobre, keď boli vystavené marťanskému regolitu. Okrem toho sú tieto rastliny sprievodnými rastlinami. Tým, že sú blízko seba, dopĺňajú sa a posilňujú. Hrach sa tradične považuje za základ systému rozstupu riadkov. Je to strukovina, čo znamená, že je schopná zadržiavať dusík, ktorý sa premieňa na amoniak. Mimochodom, paradajkám sa pestovanie v systéme najviac páčilo. Sprievodné paradajky boli výrazne väčšie ako tie, ktoré sa pestovali samostatne. Mrkve a hrášku sa však zjavne nepáčilo byť v úzkej skupine a najmä v regolite. V porovnaní s tým, ktoré sa pestovali jednotlivo, sa ich úroda o niečo znížila.
Holandských biológov to však neodrádža. „Skutočnosť, že systém rozstupu riadkov tak dobre fungoval pre jeden druh, hovorí o potenciáli tejto metódy v budúcnosti. Je tiež veľmi zaujímavé, že v kontrolnej skupine, kde sa používala obyčajná piesčitá pôda, už dve z troch rastlín produkovali zvýšené výnosy. To naznačuje, že systém rozstupu riadkov, ktorý aktívne používali naši predkovia už v stredoveku, bude relevantný aj v pozemskej agronómii.
Vedci dúfajú, že v budúcich experimentoch nájdu recept na „úplne sebestačný systém, ktorý využíva 100 % miestnych marťanských zdrojov“. To pomôže kolóniám na Marse, aby neboli závislé od dodávok potravín zo Zeme.
Takmer neexistujúca chuť vysušeného jedla je pre nás celkom silnou motiváciou, aby sme si niečo sami vypestovali. Aj malý lístoček čerstvého špenátu nám vie nesmierne spestriť nielen jedálniček, ale aj náladu, hovorí astrobiologička Michaela Musilová, ktorej sa ako prvej Slovenke podarilo dostať na simulovanú misiu na Marse.
tags: #pestovanie #jedla #na #Marse #podmienky
