Si alguna vez esperamos enviar gente a vivir en marte durante un período prolongado, necesitaremos mantenerlos abrigados, seguros y bien alimentados. Ese último requisito plantea un desafío en una misión que sólo 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
- Configurando un sistema
- Todo lo que necesitamos
El futuro de la habitabilidad de Marte requiere frutas, verduras y cereales recién cultivados. Pero, ¿cómo se cultiva 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.
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Los elementos básicos
Las plantas son resistentes, pero tienen algunos requisitos esenciales. Para crecer bien, necesitan calor, una 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 sencilla sería que cualquier hábitat que se construya para albergar a los astronautas en Marte también se construya para albergar todos los cultivos. Agregue algunas luces LED simples y los astronautas podrán 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 puedes controlar condiciones como la temperatura y la humedad.
Wieger Wamelink, fitomejorador y ecologista de la Universidad de Wageningen, 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 zonas urbanas ajustes. A menudo, esto 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: tierra buena y pasada de moda. El suelo de la Tierra está lleno de organismos vivos, así como de ciertos minerales, como fósforo y potasio, que utilizan las plantas. Marte no tiene suelo; en cambio, tiene un material polvoriento y muerto llamado regolito que cubre su superficie.
No conocemos 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. Se trata esencialmente de 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, sí lo es. disponible para comprar para fines de investigacion. Hace aproximadamente una década, Wamelink se preguntó si el simulante podría usarse para cultivar y examinó el tema. "Lo que descubrí", dijo, "para mi sorpresa, debo decir, nadie intentó eso".
Así que empezó plantar 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 que las plantas germinen. "Mis expectativas eran muy bajas", dijo.
Su equipo plantó 4.200 semillas de 14 especies diferentes, esperando que la mayoría muriera. Pero los resultados fueron muy diferentes de lo que predijeron los investigadores. Casi todas las semillas germinaron, algunas de ellas en 24 horas. En realidad, esto causó problemas, dijo Wamelink riendo, porque de repente el equipo tuvo que cuidar una enorme cosecha de más de 4.000 plantas.
Las plantas requirieron mucho riego cuidadoso porque el regolito es hidrofóbico, lo que significa que no absorbe mucha humedad. Entonces los futuros agricultores marcianos necesitarán mucha agua para que sus cultivos sigan creciendo.
Y aunque las plantas crecieron en el simulante del regolito de Marte, alcanzaron sólo unos pocos centímetros de altura y no produjeron nada comestible. Para que las plantas crezcan hasta alcanzar su tamaño completo y produzcan vegetales, es necesario agregar nutrientes.
Fertilizando el suelo
Un componente clave que le falta al 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 necesitaremos agregar bacterias a futuras regiones de cultivo.
Afortunadamente, como colonias ambulantes de microbios, los humanos están llenos de bacterias. Entonces, aunque sea un concepto bastante desagradable, sí tenemos una forma de adquirirlos. El método más eficaz sería conservar la orina y las heces producidas por los astronautas en su viaje de meses a Marte y luego añadirlas al regolito para cultivar bacterias. Si has visto la película El marciano, donde el astronauta perdido Mark Watney cultiva patatas en suelo marciano con las aguas residuales suyas y de sus compañeros de tripulación, es el mismo concepto. Sin embargo, para mantener a todos sanos, es necesario tomar medidas para eliminar cualquier patógeno que pueda transmitirse a través de los desechos humanos.
Podrías ayudar en el proceso de digestión de la materia orgánica y reciclarla en el suelo introduciendo lombrices. Incluso en Marte, las lombrices de tierra son las mejores amigas del jardinero, ya que digieren la materia orgánica y producen fertilizante junto con la excavación de túneles que proporcionan una importante aireación y retención de agua para la planta raíces para crecer. "Creo que son esenciales para un buen sistema", dijo Wamelink. Además, los huevos de gusanos pueden almacenarse 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, podrá comenzar a plantar semillas. Las semillas se pueden traer desde la Tierra sin demasiados problemas ya que son pequeñas y livianas.
Los futuros habitantes de Marte pueden tener una dieta más variada de lo que imagina. Wamelink me dice que en el simulador de regolito marciano pueden crecer todo tipo de plantas comestibles. Entonces, si bien 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, son más adecuados para el cultivo de verduras de hojas verdes que vegetales con almidón, se pueden cultivar prácticamente cualquier cosa en el suelo. El simulante de regolito de Marte se ha utilizado para cultivar patatas, judías verdes, tomates, zanahorias, rábanos, trigo, centeno y más.
Deshacerse de los desagradables
Una de las preocupaciones sobre la seguridad del suelo marciano es la presencia de metales pesados peligrosos. "No es sólo zinc, del que necesitamos un poco, sino también cadmio, plomo, mercurio, todas las cosas que no quieres en tu comida", dijo Wamelink.
Sin embargo, ese no es necesariamente un problema tan grande como podría pensar. “Esto no es realmente diferente de la Tierra”, señaló, ya que en nuestro suelo también se pueden encontrar metales pesados. La cuestión es si estos metales pesados están unidos de forma que impidan su liberación al suelo y su posterior absorción por las plantas.
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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 niveles peligrosos en todos los alimentos y, en algunos casos, los niveles eran incluso más bajos en los cultivados en regolito. vegetales que en los vegetales cultivados en tierra para macetas normal, tal vez debido a contaminantes como los gases de escape de los automóviles que contaminan el suelo aquí. en la tierra.
También existe 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 llevarnos hongos a Marte que en realidad pueden crecer en 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 sea la cuestión de los percloratos, sustancias químicas que se encuentran en el regolito y que son tóxicas tanto para los humanos como para las plantas. Son tan peligrosos que no se incluyen en las muestras simuladas por motivos 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 un simulante de regolito y agregaron perclorato de calcio en cantidades similares a las encontradas 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 los alimentos cultivados en Marte. Andrew Palmer, del Instituto de Tecnología de Florida, autor principal del estudio, 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. “Estos ayudantes son actores comunes en nuestros ecosistemas en la Tierra. No hay razón para que debamos ignorar su potencial para contribuir al ecosistema que estamos diseñando para nuestros colonos marcianos”, afirmó.
Otro investigador involucrado en estudios sobre la viabilidad del regolito para cultivos en crecimientoLaura Fackrell, de la Universidad de Georgia, coincidió en que los percloratos eran un desafío, pero no insuperable. Sugirió que los percloratos podrían limpiarse del regolito utilizando bacterias, ya que existen múltiples especies de bacterias que pueden consumir o degradar los percloratos, algunas de las cuales se utilizan para Limpiar el agua contaminada aquí en la Tierra.. Pero aquí también hay desafíos. Esta reacción produce oxígeno y cloruro, y aunque el cloruro no es tóxico y puede ser beneficioso para el crecimiento de las plantas, una cantidad excesiva puede dañarlas o incluso matarlas. 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 literalmente lavar 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 que plantea el uso de agua preciosa para este fin.
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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”.
Configurando un sistema
Ayuda pensar en establecer la agricultura en Marte como un juego a largo plazo. El objetivo no es simplemente obtener un rendimiento único de cultivos sino establecer un sistema sostenible.
La primera cosecha es la más dura. Una vez hecho esto y establecidas 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 intentos de cultivar plantas tan pronto como los humanos lleguen a Marte por un período de tiempo determinado. “Creo que hay que empezar desde la primera expedición para empezar a cultivar tus propios alimentos. De lo contrario, lo más probable es que no sea posible hacerlo”, afirmó 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 preservar la tierra cultivada entre misiones siempre que tenga aire, luz y calor. Puedes sembrar ciertos cultivos, como tipos de repollo no comestibles, que puedes dejar para fertilizar el suelo mientras estás fuera. Este es el mismo principio que utilizan los agricultores en los Países Bajos, el país de origen de Wamelink, para mejorar su suelo durante el invierno.
Otra consideración es cómo se maneja la polinización de las plantas, tanto para obtener una cosecha más generosa como para crear semillas para futuros cultivos. Muchas especies de plantas utilizan el viento para transportar su polen. Pero eso significa que necesitarías establecer un flujo de aire en un hábitat de Marte, lo cual no sería fácil. Sin embargo, existe otra opción: utilizar abejas.
Las abejas son excelentes polinizadores y podrían traerse desde la Tierra para vivir en un hábitat marciano. Las reinas de los abejorros podrían potencialmente ser puestas en hibernación para un viaje espacial y luego liberadas 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. Si se trata de comerlos, podrían proporcionar una fuente importante de proteínas en una dieta que de otro modo sería vegetariana o vegana. dieta.
Todo lo que necesitamos
A pesar de las muchas complejidades del cultivo de alimentos en Marte, es teóricamente posible. Aún quedan muchos detalles por resolver, pero en principio podremos cultivar allí siempre que los astronautas traigan consigo los materiales adecuados. "¡Tengo una lista de compras!" Wamelink bromeó.
La única limitación que destacó fue que todos estos experimentos se basaron en el simulador de Marte actualmente disponible, por lo que los resultados son tan precisos como lo sea el simulador. El tema de los percloratos y cómo podrían afectar tanto a las plantas como a los humanos es un tema abierto, y misiones futuras como El retorno de muestras de Marte debería ayudarnos a estar más seguros de qué podemos esperar exactamente de Marte. ambiente.
No será fácil, pero algún día los astronautas podrán disfrutar de verduras frescas cultivadas en Marte como parte diaria de su dieta. "Hay que hacer muchas cosas para que esto funcione", advirtió Wamelink, "pero ahora sabemos cómo hacerlo".
Este artículo es parte de Vida en Marte – una serie de 10 capítulos que explora la ciencia y la tecnología de vanguardia que permitirán a los humanos ocupar Marte
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