Geologer simulerer jordbundsforhold for at hjælpe med at dyrke planter på Mars

Menneskehedens næste kæmpe skridt kan være på Mars. Men før disse missioner kan begynde, videnskabsmænd skal gøre snesevis af banebrydende fremskridt, herunder at lære at dyrke afgrøder på den røde planet.

Rent praktisk set, astronauter kan ikke trække en endeløs forsyning af muldjord gennem rummet. Så University of Georgias geologer er ved at finde ud af, hvordan man bedst kan bruge de materialer, der allerede er på planetens overflade.

At gøre det, de udviklede kunstige jordblandinger, der efterligner materialer fundet på Mars. I en ny undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Icarus , forskerne evaluerede den kunstige jord for at bestemme, hvor frugtbar Marsjord kunne være.

"Vi ønsker at simulere visse egenskaber ved materialer, du nemt kan få på Mars' overflade, " sagde Laura Fackrell, UGA geologi doktorgradskandidat og hovedforfatter på undersøgelsen. Simulering af mineralsammensætningen eller saltindholdet i disse Mars-blandinger kan fortælle os meget om jordens potentielle frugtbarhed. Ting som næringsstoffer, saltholdighed, pH er en del af det, der gør en jord frugtbar, og at forstå, hvor Mars' jord er i det spektrum, er nøglen til at vide, om de er levedygtige, og hvis ikke, er der gennemførlige løsninger, der kan bruges til at gøre dem levedygtige."

I det sidste årti, Mars overfladeudforskning har udvidet forståelsen af ​​kemien af ​​planetens overflade. Ved at bruge data taget fra NASAs overfladeprøver, holdet studerede regolith, eller det løse materiale nær overfladen, at udvikle simulanterne.

De anvendte materialer efterligner blandinger af jord, ler mineraler, salte og andre materialer, der kan opnås fra Mars' overflade ved at øse løst materiale eller udvinde det fra grundfjeldet.

På trods af sin tynde atmosfære, ekstrem kulde og lavt iltindhold, Mars' overflade er kendt for at indeholde størstedelen af ​​planteessentielle næringsstoffer, herunder nitrogen, fosfor og kalium.

Tilstedeværelsen af ​​næringsstoffer opnår en af ​​de store forhindringer, men der er stadig flere udfordringer. "Et problem er, deres tilstedeværelse betyder ikke, at de er tilgængelige for planter, " sagde Fackrell. "Hvis du rent faktisk sætter en plante i jorden - bare fordi jernet eller magnesium er der, betyder det ikke, at planten faktisk kan trække det ud af jorden."

Plus, næringsstofferne kan være til stede i tilstrækkelig mængde, eller de kan være så høje i koncentrationen, at de er giftige for planter.

Brug af simuleret Marsjord, Fackrell og andre forskere har fundet ud af, at teksturerne af kunstige simulanter er skorpede og tørrede, hvilket kan afspejle nogle uventede forhold i Mars-jorden, der gør dem sværere at bruge.

Disse udfordringer lægger op til en meget vanskelig, dog ikke umulig opgave. Ser man til landbrugsvidenskab, gruppen, som inkluderer UGA-fakultetets medlemmer Paul Schroeder, Mussie Habteselassie og Aaron Thompson, tilpasser løsninger, der bruges på Jorden, anbefalinger, der spænder fra at skylle jorden til at tilføje podemidler som bakterier eller andre svampe til jorden for at hjælpe planterne med at vokse.

"Specifikke typer af bakterier og svampe er kendt for at være gavnlige for planter, og kan muligvis støtte dem under stressforhold, som vi ser på Mars, " sagde Fackrell, som begyndte sine studier i geomikrobiologi hos Schroeder, mens hun udførte sin masterafhandlingsforskning i ekstreme miljøer, som mikrober, der lever i varme kilder på Kamchatka-halvøen, står over for, i det russiske Fjernøsten.

Forskerne ser også implikationer fra deres forskning for potentielle innovationer inden for landbrugsforskning for Jorden. "Alt, hvad vi lærer om landbrug på Mars, kan hjælpe med landbrug i udfordrende miljøer på Jorden, der hjælper os med at bygge til en bæredygtig fremtid, " sagde Fackrell.

Uanset den endelige løsning, udsigten til en bemandet mission til Mars afhænger af evnen til at dyrke mad.

"Der er flere måder, du kan se på det, men en mulighed kan være at bruge det, der allerede er der, som et pottemedium, og finde ud af, om det er en levedygtig måde at gøre det på, eller om du skal medbringe alle plantematerialerne, " sagde Fackrell. "Spørgsmålet om, hvorvidt vi kan bruge Mars-jorden til at levere den mad, vil gå en lang vej hen imod at bestemme gennemførligheden af ​​bemandede missioner."