Järgmine suur samm inimkonna jaoks kosmoses oleks esimese Maavälise koloonia loomine. Mars on selleks sobivaim sihtmärk tänu sarnasusele ja füüsilisele lähedusele Maaga, kuid enne peavad teadlased leidma lahendused mõnele pakitsevale küsimusele, muuhulgas sellele, kuidas Marsil taimi ja seeläbi endale toitu kasvatada. Filmis “The Martian” jääb Matt Damoni kehastatud astronaut valesti läinud operatsiooni käigus üksinda Marsile ja suudab ellu jääda Marsi pinnases kartuleid kasvatades, kasutades väetisena väljaheiteid. NASA esimesed eksperimendid Marsi-laadsetes tingimustes kartuleid kasvatada olid edukad ja paar aastat tagasi tundus, et filmis nähtud lahendus on küllaltki realistlik. Viimased eksperimendid näitavad aga, et taimede kasvatamine punasel planeedil on oluliselt keerulisem, kui filmis nähtud. Selles artiklis vaatame, milliste väljakutsega teadlased selles protsessis silmitsi seisavad.
Alustuseks on taimedel vaja teatud hulka toitaineid. Hoolimata hõredast atmosfäärist, ekstreemselt külmast temperatuurist ja madalast hapnikusisaldusest on suurem osa taimele vajalikest toitainetest Marsi pinnases juba olemas, näiteks lämmastik, fosfor, kaalium. Nende sisaldus on erinev sõltuvalt sellest, kus astronaudid punasel planeedil maanduvad ja ainete olemasolu ei tähenda alati, et taimed on võimelised neid ka omandama, mistõttu võib väetise lisamine pinnasesse olla siiski vajalik. See pole teadlaste jaoks suur probleem.
Biokeemik Andrew Palmer ja kolleegid Florida tehnoloogiainstituudist Floridas Melbourne'is istutasid Lactuca sativa (aedsalat) ja A. thaliana (harilik müürlook) seemneid erinevatesse Marsi-laadsetesse pindadesse. Kaks toitainevaest proovi olid võetud Maalt keeruliste tingimustega kohtadest ja üks sünteetiliselt Marsi järgi loodud. Teadlased kasvatasid taimi sisetingimustes kontrollitud valgusintensiivsuse ja temperatuuriga, täpselt nagu astronaudid ka Marsil teeksid. Mõlema liigi seemned idanesid ja kasvasid pinnal, mis oli pärit Hawaiilt või Mojave kõrbest, kui neile lisati väetisena lämmastikku, kaaliumi, kaltsiumi ja teisi toitaineid. Kummagi liigi seemned ei suutnud kasvada sünteetilises pinnases. Teadlased proovisid ka taimed muus pinnases üles kasvatada ja siis sünteetilisse nö mulda istutada, kuid isegi vajalikus koguses väetist lisades surid taimed siiski nädala jooksul. On üks asi, mis Marsilt täielikult puudub - muld Maal on täis mikroobe, mis aitavad taimedel kasvada, kuid Marsi pinnas meenutab koostiselt rohkem steriilset kivipuru, kus mikroorganisme pole. Kindlad bakteri- ja seeneliigid võiksid toetatada taimede kasvu antud stressirohketes tingimustes.
Veel üks oluline probleem Marsi pinnasega on selle kõrge pH, mis on umbes 9,5 (kahe Maa pealt võetud proovi pH oli 7 lähedal). Kui teadlased väävelhappega pH 7,2-ni alandasid, suutsid sinna istutasid taimed elada nädala kauem, kuid pärast seda siiski surid. Seda võib põhjustada Marsi pinnase toksilisus - hiljutiste vaatluste kohaselt kuskil 2% Maa pinnasest koosneb toksilisest soolast kaltsiumperkloraadist. Sellega koos ei suutnud kasvada kumbki taim. Olukorrale on siiski ka lahendus - Maal leidub baktereid, kes kasutavad perkloraate toitaineallikana ja vabastavad hapnikku. See aitaks saada lahti toksilisest ühendist, aga ka suurendada hapniku kontsentratsiooni planeedil.
Teadlased on kokku seganud juba uued Marsi-laadsed pinnased ja uurimine jätkub. Edasised eksperimendid püüavad kindlaks teha, millise koostisega toitainesegud aitavad taimedel erinevates Marsil valitsevates tingimustes ellu jääda ja millised taimed on just seal vastupidavamad. Lisaks koloonia loomisele võõral planeedil võivad eksperimendid aidata meil taimi paremini kasvatada meie oma koduplaneedil ja ära kasutada ka keerulisemate tingimustega piirkondi. Üks asi on aga selge - Marsil ellu jäämine pole sama lihtne nagu filmis.
Autor: Katariina Kordemets
Allikad
Jordan, G. (2015). Can Plants Grow with Mars Soil? Vaadatud 17.12.20, https://www.nasa.gov/feature/can-plants-grow-with-mars-soil
Llorente, B. (2018). How to grow crops on Mars if we are to live on the red planet. Vaadatud 18.12.20, https://theconversation.com/how-to-grow-crops-on-mars-if-we-are-to-live-on-the-red-planet-99943
Mosher, D. (2017). Potatoes can grow in 'extreme' Mars-like conditions, a new NASA-backed experiment shows. Vaadatud 17.12.20, https://www.businessinsider.com/potatoes-mars-growth-cubesat-experiment-2017-3
Temming, M. (2020). Farming on Mars will be a lot harder than ‘The Martian’ made it seem. Vaadatud 18.12.20, https://www.sciencenews.org/article/mars-farming-harder-martian-regolith-soil
University of Georgia. (2020). Geologists simulate soil conditions to help grow plants on Mars. Vaadatud 18.12.20, www.sciencedaily.com/releases/2020/10/201027105405.htm.