Ziemniaki na Księżycu? NASA sprawdza, czy da się je tam uprawiać

NASA i naukowcy z amerykańskich uczelni sprawdzają, czy z jałowego księżycowego pyłu da się zrobić ziemię zdolną wykarmić ludzi.

Na pierwszy ogień poszły ziemniaki – roślina banalna na naszych talerzach, a dla inżynierów kosmicznych potencjalna podstawa menu na księżycowych bazach. Badania pokazują, że księżycowy grunt wcale nie jest z góry skazany na porażkę, o ile dostanie solidną dawkę życia rodem z Ziemi.

Dlaczego akurat ziemniaki interesują NASA

Ziemniak to ulubieniec planistów długich misji. Ma wysoką gęstość kaloryczną, dużo skrobi, sporo witaminy C i potasu, dobrze znosi chłód, a z jednego bulwa można wyhodować kolejne. Dla ludzi mieszkających miesiącami poza Ziemią to ogromny atut: niewielka objętość nasadzeń, duży plon, wszechstronne zastosowanie w kuchni.

Do tego dochodzi fakt, że ziemniaki rosną w różnych warunkach klimatycznych i glebowych. Rolnicy uprawiają je od terenów górskich po chłodne regiony przybrzeżne. To sugeruje, że ta roślina ma sporą elastyczność, którą można próbować wykorzystać także poza Ziemią.

Uprawa roślin na Księżycu to nie ciekawostka, ale element strategii przetrwania – żywność, tlen, recykling wody i zajęcie psychiczne dla załogi w jednym pakiecie.

Księżycowy pył: piękny widok, fatalna gleba

Na zdjęciach z misji Apollo grunt wygląda jak zwykły ciemny piasek. W praktyce to bardzo nieprzyjazne środowisko dla czegokolwiek żywego. Księżycowy regolit, czyli warstwa pyłu pokrywająca powierzchnię, jest:

• całkowicie pozbawiony życia mikrobiologicznego,
• ostry i drobny, drażni sprzęt i drogi oddechowe,
• suchy do granic możliwości, bez śladów próchnicy,
• bogaty w minerały, ale w formie trudno dostępnej dla roślin.

Na Ziemi rośliny korzystają z rozbudowanego ekosystemu podziemnego: bakterii, grzybów, dżdżownic. One rozkładają martwą materię, wiążą składniki odżywcze i spulchniają glebę. Na Księżycu tego nie ma. Naukowcy muszą więc w pewnym sensie „zbudować glebę od zera”.

Jak w laboratorium odtworzono księżycowy grunt

Prawdziwych próbek regolitu jest mało i są bardzo cenne, więc zespoły badawcze zwykle tworzą jego odpowiednik na Ziemi. W opisywanym projekcie wykorzystano mieszankę zmielonych minerałów i popiołów wulkanicznych. Dobierano proporcje tak, aby chemia podłoża przypominała tę znaną z analiz księżycowych próbek.

Biolog kosmiczny z Uniwersytetu Stanowego Oregonu zastosował taki sztuczny regolit jako bazę, a następnie zaczął go „ożywiać”. Chodziło o to, by z nieorganicznego pyłu zrobić środowisko, które przynajmniej częściowo będzie zachowywać się jak ziemska gleba.

Przekształcenie wiadra jałowego, nieorganicznego piasku w podłoże zdolne utrzymać roślinę wymaga całej serii zabiegów – od dodania mikroorganizmów po dopracowanie wilgotności.

Dżdżownice, mikroby i odrobina magii biologii

Kluczem okazał się „import życia” z Ziemi. Badacze sięgnęli po organizmy, które od wieków są sprzymierzeńcami rolników. Połączenie ich z mineralnym pyłem tworzy coś na kształt młodej, dopiero rodzącej się gleby.

Taki „koktajl życia” sprawia, że roślina nie ląduje w martwym piachu, tylko w środowisku, które powoli zaczyna przypominać prawdziwą glebę. Ziemniak ma wtedy szansę zbudować sieć korzeni, znaleźć wodę i wyłowić z podłoża potrzebne pierwiastki.

Co pokazują pierwsze testy z ziemniakami

Rośliny posadzone w tym sztucznym, księżycowym podłożu z dodatkiem składników biologicznych zaczęły rosnąć. Liście i łodygi rozwijały się wolniej niż w klasycznej ziemi ogrodowej, ale bulwy powstawały, co samo w sobie jest dużym krokiem naprzód.

Badacze obserwowali między innymi:

• czas kiełkowania i tempo wzrostu,
• wielkość i liczbę bulw,
• reagowanie roślin na stres wodny,
• zmiany chemiczne w samym podłożu w trakcie uprawy.

Okazało się, że biologiczne „dodatki” faktycznie zmieniają charakter mineralnego pyłu. Z biegiem tygodni w podłożu przybywało związków organicznych, poprawiała się też struktura, czyli sposób, w jaki drobinki łączą się w większe agregaty. To efekt pracy mikroorganizmów i bezkręgowców.

Pierwsze wyniki sugerują, że przy odpowiednim wsparciu biologicznym nawet bardzo nieprzyjazny grunt może stać się stopniowo siedliskiem roślin uprawnych.

Co jeszcze trzeba będzie rozwiązać na prawdziwym Księżycu

Laboratorium to jedno, rzeczywisty Księżyc to zupełnie inny poziom trudności. Rośliny będą musiały zmierzyć się z silniejszym promieniowaniem kosmicznym, skrajnymi wahaniami temperatury i niższą grawitacją. Same bulwy nie mogą leżeć na otwartej powierzchni – trafią raczej do szczelnych szklarni z kontrolowaną atmosferą.

Takie systemy upraw muszą być zamknięte obiegiem: woda ma krążyć w pętli, odpady organiczne mają wracać do gleby w postaci kompostu, a powietrze musi mieć stałą zawartość tlenu i dwutlenku węgla. Ziemniaki mogą w tym obiegu odgrywać kluczową rolę, zarówno jako pożywienie, jak i element zielonej „maszyny” podtrzymującej życie.

Dlaczego uprawy w kosmosie dotyczą także Ziemi

Prace nad uprawą roślin na Księżycu czy Marsie mają konsekwencje bliżej domu. Techniki tworzenia żyznego podłoża z bardzo ubogich materiałów mogą pomóc na terenach zdegradowanych przemysłowo, zasolonych czy pustynniejących. Sztuczne gleby z dodatkiem mikroorganizmów i dżdżownic to realny pomysł na przywracanie życia tam, gdzie obecna ziemia nie daje rady.

Testy prowadzone przez zespoły współpracujące z NASA uczą też, jak efektywnie zarządzać wodą i składnikami odżywczymi w zamkniętych systemach. To bezpośrednio przekłada się na nowoczesne szklarnie, uprawy hydroponiczne i aeroponiczne, które już dziś trafiają do miast czy regionów suchych.

Co dalej z ziemniakami poza Ziemią

W następnych etapach badań naukowcy planują sprawdzić, jak kolejne odmiany ziemniaków radzą sobie w różnych wariantach sztucznego regolitu. Pojawią się pomiary wartości odżywczych bulw, porównania z uprawami polowymi i testy, czy rośliny nie gromadzą szkodliwych pierwiastków z nietypowego podłoża.

Z czasem podobne eksperymenty obejmą inne gatunki: zboża, rośliny strączkowe, warzywa liściaste. Ziemniaki zostaną swoistym sprawdzianem – jeśli one poradzą sobie w trudnych warunkach, łatwiej będzie projektować całe zestawy roślin dla przyszłych baz kosmicznych.

Dla zwykłego czytelnika brzmi to jak scenariusz filmu science fiction, ale z punktu widzenia inżynierów lotów załogowych to bardzo przyziemne pytanie: czym nakarmić ludzi, gdy transport każdej paczki żywności kosztuje fortunę. Jeżeli uda się „oswoić” jałowy księżycowy pył z pomocą ziemskich dżdżownic i mikroorganizmów, wizja obiadu z własnoręcznie zebranych bulw kilkaset tysięcy kilometrów od domu przestaje być tylko literacką fantazją.