Si alguna vez esperamos enviar gente a vivir en marte durante un período prolongado de tiempo, necesitaremos mantenerlos calientes, seguros y bien alimentados. Ese último requisito plantea un desafío en una misión que solo puede transportar una cantidad limitada de suministros. Incluso si los frijoles enlatados no fueran tan pesados, nadie quiere subsistir con ellos durante una misión de un año.
Contenido
- Los elementos básicos
- Cultivando vida en suelo muerto
- Fertilizando el suelo
- Deshacerse de los desagradables
- El problema de los percloratos
- Configuración de un sistema
- Todo lo que necesitamos
El futuro habitacional de Marte requiere frutas, verduras y granos recién cultivados. Pero, ¿cómo cultivas en un planeta venenoso y mortal como Marte? Para obtener una respuesta, hablamos con tres investigadores de Marte de los campos de la ecología, la geología y la bioquímica.
Vídeos recomendados
Este artículo es parte de Vida en Marte – una serie de 10 partes que explora la ciencia y la tecnología de vanguardia que permitirán a los humanos ocupar Marte
Los elementos básicos
Las plantas son cosas resistentes, pero tienen algunos requisitos esenciales. Para crecer bien, necesitan calor, presión atmosférica razonable y protección contra la radiación dañina. Sería un desafío proporcionar esas cosas en Marte, excepto por el hecho de que los humanos también las necesitan todas.
La solución más simple sería que cualquier hábitat que construyas para albergar a los astronautas en Marte también lo construyas para albergar todos los cultivos. Agregue algunas luces LED simples y los astronautas pueden cuidar fácilmente sus plantas a medida que crecen. Agregar luces debería contrarrestar cualquier efecto de la menor gravedad de Marte, ya que, incluso en gravedad cero, las plantas naturalmente desarrollan raíces lejos de las fuentes de luz. El entorno sellado incluso tiene la ventaja de que puede controlar condiciones como la temperatura y la humedad.
Wieger Wamelink, fitomejorador y ecólogo de la Universidad de Wageningen, quien es uno de los principales investigadores sobre agricultura en la Luna y Marte, dijo a Digital Trends que cultivar plantas en el espacio es en realidad muy comparable a la agricultura urbana, el movimiento para cultivar alimentos de manera eficiente en las ciudades ajustes. A menudo, eso se logra instalando ambientes estériles en hábitats interiores con luces LED. En principio, dijo, “eso es algo que puedes hacer en Marte, o en el desierto si quieres, o en una ciudad”.
Cultivando vida en suelo muerto
Sin embargo, la mayor barrera para el cultivo en Marte es la falta de algo aparentemente simple: la buena tierra pasada de moda. El suelo de la Tierra está lleno de organismos vivos, así como de ciertos minerales, como el fósforo y el potasio, que utilizan las plantas. Marte no tiene suelo; en cambio, tiene un material muerto y polvoriento llamado regolito que cubre su superficie.
No sabemos los detalles exactos de qué está compuesto este regolito, y podría tener diferentes composiciones en diferentes regiones. Pero tenemos una idea aproximada de lo que contiene, lo que ha permitido a la NASA desarrollar un simulador de regolito. Esta es esencialmente una recreación del suelo marciano basada en nuestro conocimiento actual de la superficie del planeta.
Eso significa que puedes experimentar con el "suelo" marciano aquí en la Tierra. Si bien el simulador no es barato, es disponible para comprar para fines de investigacion. Hace aproximadamente una década, Wamelink se preguntó si el simulador podría usarse para cultivar y analizó el tema. "Lo que descubrí", dijo, "para mi sorpresa, debo decir que nadie lo intentó".
así que comenzó plantando semillas en el suelo de Marte, la luna y la Tierra para comparar su crecimiento. En sus primeros experimentos, Wamelink esperaba que las plantas tuvieran dificultades en el simulador de Marte. “Es un suelo muy pobre en nutrientes”, explicó. No contiene materia orgánica y contiene metales pesados que podrían impedir la germinación de las plantas. “Mis expectativas eran muy bajas”, dijo.
Su equipo plantó 4.200 semillas de 14 especies diferentes, esperando que la mayoría de ellas murieran. Pero los resultados fueron muy diferentes de lo que predijeron los investigadores. Casi todas las semillas germinaron, algunas de ellas en 24 horas. Esto realmente causó problemas, dijo Wamelink con una sonrisa, porque el equipo de repente tuvo que atender una enorme cosecha de más de 4000 plantas.
Las plantas requerían mucho riego cuidadoso porque el regolito es hidrofóbico, lo que significa que no absorbe mucha humedad. Así que los futuros granjeros marcianos necesitarán mucha agua para que sus cosechas sigan creciendo.
Y aunque las plantas crecieron en el simulador de regolito de Marte, alcanzaron solo unos pocos centímetros de altura y no produjeron nada comestible. Para que las plantas crezcan a su tamaño completo y produzcan vegetales, necesita agregar nutrientes.
Fertilizando el suelo
Un componente clave que falta en el suelo de Marte en lo que respecta a las plantas es la materia orgánica. La materia orgánica es una fuente particularmente importante de nutrientes cuando las bacterias la descomponen, lo que significa que también tendremos que agregar bacterias a las futuras regiones de cultivo.
Afortunadamente, como colonias andantes de microbios, los humanos están plagados de bacterias. Entonces, aunque es un concepto bastante desagradable, tenemos una forma de adquirirlos. El método más eficiente sería conservar la orina y las heces producidas por los astronautas en su viaje de meses a Marte y luego agregarlas al regolito para cultivar bacterias. Si has visto la película El marciano, donde el astronauta perdido Mark Watney cultiva papas en suelo marciano con las aguas residuales suyas y de sus compañeros de tripulación, es el mismo concepto. Sin embargo, para mantener a todos saludables, debe tomar medidas para eliminar cualquier patógeno que pueda transmitirse a través de los desechos humanos.
Podrías ayudar en el proceso de digerir la materia orgánica y reciclarla en el suelo introduciendo lombrices. Incluso en Marte, las lombrices son las mejores amigas de los jardineros, ya que digieren la materia orgánica y producen fertilizante junto con la excavación de túneles que proporcionan aireación importante y retención de agua para la planta raíces para crecer. “Creo que son esenciales para un buen sistema”, dijo Wamelink. Además, los huevos de gusano se pueden almacenar durante mucho tiempo, lo que los hace potencialmente transportables a Marte.
Una vez que su regolito de Marte esté enriquecido con nutrientes, materia orgánica, bacterias y gusanos, puede comenzar a plantar semillas. Las semillas se pueden traer de la Tierra sin demasiados problemas ya que son pequeñas y livianas.
Los futuros habitantes de Marte pueden tener una opción de dieta más variada de lo que imaginas. Wamelink me dice que todo tipo de plantas comestibles pueden crecer en el simulador de regolito marciano. Entonces, mientras que los sistemas hidropónicos utilizados en lugares como la Estación Espacial Internacional, donde las plantas no se cultivan en el suelo, sino suspendidos en una solución nutritiva, se adaptan mejor al cultivo de verduras de hojas verdes que a los vegetales ricos en almidón, se pueden cultivar prácticamente cualquier cosa en el suelo. El simulador de regolito de Marte se ha utilizado para cultivar papas, judías verdes, tomates, zanahorias, rábanos, trigo, centeno y más.
Deshacerse de los desagradables
Una de las preocupaciones sobre la seguridad del suelo de Marte es la presencia de metales pesados peligrosos. “No es solo zinc, del que necesitamos un poco, sino también cadmio, plomo, mercurio, todas las cosas que no quieres en tu comida”, dijo Wamelink.
Sin embargo, eso no es necesariamente un problema tan grande como podría pensar. “Eso no es realmente diferente de la Tierra”, señaló, ya que también se pueden encontrar metales pesados en nuestro suelo. El problema es si estos metales pesados se unen de una manera que evita que se liberen en el suelo y que las plantas los absorban posteriormente.
Cultivo de alimentos en Marte | MARTE: Cómo sobrevivir en Marte
La buena noticia es que cuando se analizaron las verduras cultivadas en el simulador, se descubrió que eran seguras para comer. Los metales pesados estaban por debajo de los niveles peligrosos en todos los alimentos y, en algunos casos, los niveles eran incluso más bajos en los alimentos cultivados con regolito. verduras que en las verduras cultivadas en tierra para macetas regular, tal vez debido a contaminantes como el escape de los automóviles que contaminan el suelo aquí en la tierra.
También existe una preocupación sobre cuán ácido es el suelo en la Luna y Marte, lo que podría limitar la capacidad de las plantas para acceder a otra molécula esencial, el fosfato. Una nueva área de investigación que se está considerando es si agregar ciertos tipos de hongos al regolito podría resolver este problema.
“Podemos llevar hongos con nosotros a Marte que pueden crecer en las rocas y liberar fosfatos”, sugirió Wamelink como una futura vía de exploración. “Viven en simbiosis con las raíces de las plantas”.
El problema de los percloratos
Quizás la mayor barrera para cultivar alimentos de forma segura en Marte es el problema de los percloratos, sustancias químicas que se encuentran en el regolito y que son tóxicas tanto para los humanos como para las plantas. Estos son tan peligrosos que no se incluyen en las muestras de simulación por razones de salud.
Investigación reciente ha sugerido que la presencia de estos percloratos en el regolito podría ser un problema mayor de lo que se pensaba anteriormente. Cuando los investigadores tomaron el simulador de regolito y agregaron perclorato de calcio en cantidades similares a las que se encuentran en Marte, las plantas no pudieron crecer en él, incluso cuando se agregaron nutrientes adicionales.
Sin embargo, eso no significa que tengamos que renunciar al sueño de la comida cultivada en Marte. Andrew Palmer del Instituto de Tecnología de Florida, autor principal del estudio, le dijo a Digital Trends en un correo electrónico que si bien la presencia de percloratos en Marte es un desafío para los alimentos producción, "no es un factor decisivo". Debería ser posible introducir microorganismos o plantas específicas en el ecosistema para limpiar las toxinas del regolito en un proceso llamado biorremediación “Tales ayudantes son jugadores comunes en nuestros ecosistemas en la Tierra. No hay razón por la que debamos ignorar su potencial para contribuir al ecosistema que estamos diseñando para nuestros colonos marcianos”, dijo.
Otro investigador implicado en estudios sobre la viabilidad del regolito para cultivos en crecimiento, Laura Fackrell de la Universidad de Georgia, estuvo de acuerdo en que los percloratos eran un desafío pero no insuperable. Ella sugirió que los percloratos podrían limpiarse del regolito usando bacterias, ya que existen múltiples especies de bacterias que pueden consumir o degradar percloratos, algunas de las cuales se usan para limpiando agua contaminada aquí en la Tierra. Pero aquí también hay desafíos. Esta reacción produce tanto oxígeno como cloruro, y aunque el cloruro no es tóxico y puede ser beneficioso para el crecimiento de las plantas, demasiado puede dañar o incluso matar las plantas. Necesitamos más investigación para saber cuáles serían sus efectos sobre la vida vegetal. “No tenemos suficientes datos para decir si la cantidad de cloruro producido por este proceso sería demasiado para las plantas, pero es probable que lo sea”, dijo.
Otra posible solución sería eliminar literalmente los percloratos del regolito. Los percloratos son un tipo de sal y son solubles en agua, por lo que enjuagar el regolito los eliminaría. “Sin embargo, esto también podría eliminar otros nutrientes como los nitratos”, advirtió Fackrell. Sin mencionar los problemas con el uso de agua preciosa para este propósito.
Relacionado
- Comunicaciones cósmicas: cómo los primeros humanos en Marte se comunicarán con la Tierra
- Astropsicología: cómo mantenerse cuerdo en Marte
- Centrales eléctricas en otros planetas: cómo generaremos electricidad en Marte
Sin embargo, la presencia de percloratos no es necesariamente una mala noticia. Fackrell señaló que hacer que las bacterias consuman percloratos para limpiar el suelo produciría el subproducto útil de oxígeno, que podría ser parte de un sistema sostenible para satisfacer las necesidades de los astronautas: “Los percloratos representan un problema muy real desafío; sin embargo, también presentan la oportunidad de convertirse en una fuente de oxígeno”.
Configuración de un sistema
Ayuda pensar en establecer la agricultura en Marte como un juego a largo plazo. El objetivo no es solo producir un solo rendimiento de cultivos, sino establecer un sistema sostenible.
La primera cosecha es la más dura. Una vez que se hace eso y se establecen las bacterias, cualquier materia vegetal sobrante de cosechas anteriores se puede volver a agregar al suelo, lo que agrega nutrientes y ayuda a retener el agua. Entonces, con el tiempo, el suelo se volverá más fértil y más hospitalario para las plantas.
Eso significa que hay un fuerte impulso para iniciar los intentos de cultivar plantas tan pronto como los humanos lleguen a Marte por un período de tiempo prolongado. “Creo que tienes que empezar desde la primera expedición para empezar a cultivar tu propia comida. De lo contrario, lo más probable es que no sea posible hacerlo”, dijo Wamelink. Las primeras expediciones seguramente también traerían su propia comida, en caso de que hubiera problemas con el crecimiento de los cultivos. Pero podrían comenzar el proceso de hacer que el suelo sea utilizable.
También es posible conservar el suelo cultivado entre misiones siempre que tenga aire, luz y calor. Puedes sembrar ciertos cultivos como tipos de repollo no comestibles, que se pueden dejar para fertilizar el suelo mientras estás fuera. Este es el mismo principio que utilizan los agricultores en el país de origen de Wamelink, los Países Bajos, para mejorar su suelo durante el invierno.
Otra consideración es cómo lidiar con la polinización de plantas, tanto para una cosecha más generosa como para crear semillas para cultivos futuros. Muchas especies de plantas utilizan el viento para transportar su polen. Pero eso significa que necesitaría configurar el flujo de aire en un hábitat de Marte, lo que no sería fácil. Sin embargo, hay otra opción, que es usar abejas.
Las abejas son excelentes polinizadores y podrían ser traídas de la Tierra para vivir en un hábitat marciano. Las reinas de los abejorros podrían potencialmente ponerse en hibernación para un viaje espacial y luego liberarse para esparcir el polen.
Las moscas son otra opción y tienen otra ventaja: las larvas de mosca pueden ser comestibles y tan aprensivas como muchas personas. podría tratarse de comerlos, podrían proporcionar una fuente importante de proteínas en una dieta vegetariana o vegana dieta.
Todo lo que necesitamos
A pesar de las muchas complejidades del cultivo de alimentos en Marte, es teóricamente posible. Todavía hay muchos detalles por resolver, pero en principio podemos cultivar allí siempre que los astronautas traigan los materiales adecuados con ellos. "¡Tengo una lista de compras!" Wamelink bromeó.
La única limitación que enfatizó fue que todos estos experimentos se han basado en el simulador de Marte actualmente disponible, por lo que los resultados son tan precisos como lo es el simulador. El tema de los percloratos y cómo podrían afectar tanto a las plantas como a los humanos está abierto, y futuras misiones como El retorno de la muestra de Marte debería ayudarnos a estar más seguros de lo que podemos esperar exactamente del Mars. ambiente.
No será fácil, pero algún día los astronautas podrían disfrutar de verduras frescas cultivadas en Marte como parte de su dieta diaria. “Hay que hacer muchas cosas para que funcione”, advirtió Wamelink, “pero ahora sabemos cómo hacerlo”.
Este artículo es parte de Vida en Marte – una serie de 10 partes que explora la ciencia y la tecnología de vanguardia que permitirán a los humanos ocupar Marte
Recomendaciones de los editores
- Un viaje cosmológico: la complicada logística de llevar personas a Marte
- Perfeccionando la propulsión: cómo llevaremos humanos a Marte
- Castillos de arena: cómo haremos hábitats con suelo marciano
- Atmósferas artificiales: cómo construiremos una base con aire respirable en Marte
- Cosecha de hidratación: cómo los futuros colonos crearán y recolectarán agua en Marte
