Sådan dyrkes afgrøder på Mars, hvis vi skal leve på den røde planet

Forberedelser er allerede i gang for missioner, der lander mennesker på Mars om et årti eller deromkring. Men hvad ville folk spise, hvis disse missioner i sidste ende fører til permanent kolonisering af den røde planet?

Når (når) mennesker når det til Mars, en stor udfordring for enhver koloni vil være at skabe en stabil forsyning af mad. De enorme omkostninger ved at lancere og levere ressourcer fra Jorden vil gøre det upraktisk.

Mennesker på Mars bliver nødt til at bevæge sig væk fra fuldstændig afhængighed af afsendt gods, og opnå et højt niveau af selvforsynende og bæredygtigt landbrug.

Den nylige opdagelse af flydende vand på Mars - som tilføjer nye oplysninger til spørgsmålet om, hvorvidt vi vil finde liv på planeten - øger muligheden for at bruge sådanne forsyninger til at hjælpe med at dyrke mad.

Men vand er kun en af ​​mange ting, vi får brug for, hvis vi skal dyrke mad nok på Mars.

Hvilken slags mad?

Tidligere arbejde har foreslået brug af mikrober som fødekilde på Mars. Anvendelse af hydroponiske drivhuse og kontrollerede miljøsystemer, ligner en, der testes ombord på den internationale rumstation for at dyrke afgrøder, er en anden mulighed.

Denne måned, i tidsskriftet Genes, vi giver et nyt perspektiv baseret på brugen af ​​avanceret syntetisk biologi for at forbedre den potentielle ydelse af planteliv på Mars.

Syntetisk biologi er et hurtigt voksende felt. Det kombinerer principper fra teknik, DNA videnskab, og datalogi (blandt mange andre discipliner) for at bibringe nye og forbedrede funktioner til levende organismer.

Ikke alene kan vi læse DNA, men vi kan også designe biologiske systemer, test dem, og endda konstruere hele organismer. Gær er blot et eksempel på en industriel arbejdshestemikro, hvis hele genom i øjeblikket omdesignes af et internationalt konsortium.

Teknologien er gået så langt, at præcision genteknik og automatisering nu kan fusioneres til automatiserede robotfaciliteter, kendt som biofoundries.

Disse biofoundries kan teste millioner af DNA -designs parallelt for at finde organismerne med de kvaliteter, vi leder efter.

Mars:Jordlignende, men ikke Jorden

Selvom Mars er den mest jordlignende af vores naboplaneter, Mars og Jorden adskiller sig på mange måder.

Tyngdekraften på Mars er omkring en tredjedel af den på Jorden. Mars modtager omkring halvdelen af ​​det sollys, vi får på Jorden, men meget højere niveauer af skadelige ultraviolette (UV) og kosmiske stråler. Overfladetemperaturen på Mars er omkring -60 ℃, og den har en tynd atmosfære, primært lavet af kuldioxid.

I modsætning til Jordens jord, som er fugtig og rig på næringsstoffer og mikroorganismer, der understøtter plantevækst, Mars er dækket af regolit. Dette er et tørt materiale, der indeholder perchloratkemikalier, der er giftige for mennesker.

Også-på trods af det seneste fund på søoverfladen-findes vand på Mars for det meste i form af is, og det lave atmosfæriske tryk på planeten får flydende vand til at koge ved omkring 5 ℃.

Planter på Jorden har udviklet sig i hundredvis af millioner af år og er tilpasset terrestriske forhold, men de vil ikke vokse godt på Mars.

Det betyder, at betydelige ressourcer, der ville være knappe og uvurderlige for mennesker på Mars, som flydende vand og energi, skulle tildeles for at opnå effektivt landbrug ved kunstigt at skabe optimale plantevækstbetingelser.

Tilpasning af planter til Mars

Et mere rationelt alternativ er at bruge syntetisk biologi til at udvikle afgrøder specifikt til Mars. Denne formidable udfordring kan tackles og hurtigt spores ved at bygge et plantefokuseret Mars biofoundry.

En sådan automatiseret facilitet ville kunne fremskynde konstruktionen af ​​biologiske designs og teste deres ydeevne under simulerede Mars -forhold.

Med tilstrækkelig finansiering og aktivt internationalt samarbejde, sådan en avanceret facilitet kunne forbedre mange af de egenskaber, der kræves for at få afgrøder til at trives på Mars inden for et årti.

Dette omfatter forbedring af fotosyntese og fotobeskyttelse (for at beskytte planter mod sollys og UV -stråler), samt tørke og kulde tolerance i planter, og konstruere høje udbytte funktionelle afgrøder. Vi er også nødt til at ændre mikrober for at afgifte og forbedre Mars -jordkvaliteten.

Disse er alle udfordringer, der ligger inden for moderne syntetisk biologis evne.

Fordele for Jorden

At udvikle den næste generation af afgrøder, der kræves for at opretholde mennesker på Mars, ville også have store fordele for mennesker på Jorden.

Den voksende globale befolkning øger efterspørgslen efter mad. For at imødekomme denne efterspørgsel skal vi øge landbrugets produktivitet, men vi skal gøre det uden at påvirke vores miljø negativt.

Den bedste måde at nå disse mål på ville være at forbedre de afgrøder, der allerede er meget udbredt. Oprettelse af faciliteter som den foreslåede Mars Biofoundry ville medføre enorme fordele for plantetundersøgelsens behandlingstid med konsekvenser for fødevaresikkerhed og miljøbeskyttelse.

Så i sidste ende, den største modtager af bestræbelser på at udvikle afgrøder til Mars ville være Jorden.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.