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

Zespół naukowców współpracujących z NASA sprawdził, czy ziemniaki poradzą sobie w warunkach zbliżonych do księżycowych.

Wynik zaskoczył nawet badaczy.

Badanie prowadzone w laboratoriach w Stanach Zjednoczonych miało odpowiedzieć na proste pytanie: czy da się wyhodować coś jadalnego na powierzchni Księżyca, używając materiału podobnego do tamtejszego pyłu? Ziemniaki okazały się idealnym kandydatem do takiego eksperymentu, ale potrzebowały jednego ważnego wsparcia – bardzo ziemskiego i bardzo biologicznego.

Dlaczego akurat ziemniaki mają karmić astronautów

NASA od lat analizuje, jak utrzymać ludzi przy życiu podczas długich lotów kosmicznych i pobytów na innych ciałach niebieskich. Nie da się w nieskończoność wozić gotowych racji żywnościowych. Trzeba zacząć produkować jedzenie na miejscu.

Przeczytaj również: Trzy składniki w doniczce, które ratują zielistkę przed brązowymi końcówkami

Ziemniak jest dla planistów takich misji wyjątkowo atrakcyjny:

• ma bardzo wysoką gęstość kaloryczną,
• dostarcza sporo witamin i składników mineralnych,
• rośnie stosunkowo szybko,
• nie jest przesadnie wymagający pod względem temperatury i nasłonecznienia,
• można go rozmnażać z bulw, bez skomplikowanych nasion.

Jeśli jakaś roślina ma szansę stać się podstawą diety przyszłych mieszkańców księżycowej bazy, ziemniak wyprzedza większość konkurentów. Pozostaje jedyny problem: księżycowy grunt nie ma nic wspólnego z polskim polem pod Białymstokiem.

Przeczytaj również: Kiedy komary tygrysie atakują ogród? Ekspert wskazuje kluczowy moment

Jak wygląda „ziemia” na Księżycu

Powierzchnia Księżyca pokryta jest warstwą drobnego, szarego materiału, który naukowcy nazywają regolitem. To mieszanina pyłu, odłamków skał i szklistych cząstek powstałych po uderzeniach meteorytów. Nie ma tam życia, bakterii, próchnicy ani organicznych resztek. W praktyce to martwy, mineralny proszek.

Regolit księżycowy zachowuje się jak bardzo drobny, nieprzyjazny piasek: nic w nim nie żyje, nic go nie spaja, nic nie pomaga roślinom pobierać składników odżywczych. Z punktu widzenia ziemniaka to wrogie podłoże.

Do tego dochodzą chemiczne trudności. Małe ziarenka łatwo wiążą składniki pokarmowe w formy niedostępne dla roślin. Brakuje także naturalnej retencji wody, więc korzenie nie mają stałego dostępu do wilgoci.

Przeczytaj również: Domowy miks ziemi na 3 składniki: koniec z brązowymi końcówkami u zielistek

Laboratorium zamiast księżycowego pola

Bez większych ilości prawdziwego regolitu badacze muszą go odtwarzać na Ziemi. Zespół z Uniwersytetu Stanowego w Oregonie przygotował mieszankę zmielonych minerałów i popiołów wulkanicznych, której skład chemiczny i struktura możliwie najlepiej naśladowały pył księżycowy. To w tym sztucznym podłożu naukowcy „posadzili” bulwy ziemniaków.

Sama imitacja regolitu nie wystarczyła. Rośliny w takim medium rosłyby bardzo słabo albo wcale. Dlatego do gry weszła druga część eksperymentu: biologiczne wsparcie korzeni.

Rola organizmów glebowych: dżdżownice i mikroby

Na Ziemi rośliny korzystają z pomocy całego ekosystemu glebowego. Bakterie, grzyby i drobne zwierzęta przetwarzają resztki organiczne w formy, które korzenie mogą wchłonąć. Dżdżownice spulchniają glebę, ułatwiają dostęp powietrza i wody. Takiej „ekipy pomocniczej” na Księżycu nie ma.

Badacze sprawdzali więc, co się stanie, gdy do sztucznego regolitu trafią organizmy znane z ziemskich upraw. W różnych wariantach do podłoża dodawali na przykład:

• wybrane mikroorganizmy glebowe,
• materiał organiczny pochodzenia roślinnego,
• drobne bezkręgowce, w tym dżdżownice.

Zadanie polegało na tym, by z martwego, mineralnego proszku stworzyć podłoże, które faktycznie podtrzymuje życie roślin – to proces wieloetapowy, wymagający całej kaskady zmian biologicznych i chemicznych.

Dżdżownice i mikroby zaczęły powoli przekształcać sztuczny regolit. Materiał stał się luźniejszy, zaczął lepiej wiązać wodę, a część składników mineralnych przeszła w bardziej przyswajalną dla ziemniaków formę.

Czy ziemniaki naprawdę rosły w tym „księżycowym” podłożu

Po zastosowaniu biologicznej „nakładki” bulwy rzeczywiście zaczęły się rozwijać. Nie był to ogródek marzeń: rośliny okazały się bardziej wrażliwe, wymagały uważnej kontroli wilgotności i składu podłoża. Mimo to eksperyment pokazał, że przy odpowiednim podejściu ziemniaki potrafią funkcjonować w imitacji regolitu.

Wynik nie oznacza jeszcze, że za kilka lat zobaczymy rolnika w skafandrze, który zbiera plony pod księżycowym niebem. Pokazuje natomiast kierunek: bez przeniesienia elementów ziemskiego ekosystemu glebowego trudno liczyć na wydajne uprawy poza naszą planetą.

Co ta praca znaczy dla przyszłych baz księżycowych

NASA planuje, że w kolejnych dekadach na Księżycu powstaną stałe lub półstałe moduły mieszkalne. Taka baza nie może opierać się wyłącznie na dostawach z Ziemi. Uprawa roślin na miejscu zmniejsza zapotrzebowanie na transport żywności, poprawia samowystarczalność i działa korzystnie na psychikę załogi – zielone rośliny w hermetycznej bazie działają trochę jak ogród działkowy w ekstremalnej wersji.

Eksperyment z ziemniakami podsuwa kilka praktycznych wniosków dla inżynierów planujących takie instalacje:

• trzeba przygotować moduły, w których sztuczny regolit zostanie „ożywiony” przez mikroorganizmy,
• konieczne będzie ścisłe kontrolowanie składu chemicznego i wilgotności podłoża,
• systemy upraw nie obejdą się bez dodatkowego źródła materii organicznej – choćby z resztek roślinnych czy odpadów z kuchni bazy,
• warto stawiać na rośliny o wysokiej wartości odżywczej i stosunkowo małych wymaganiach – tak jak ziemniaki.

Sf zbliża się do laboratoriów

Motyw ziemniaków uprawianych poza Ziemią trafił już do popkultury. W filmach i książkach science fiction bohaterowie często ratują się dzięki prowizorycznym uprawom w bazach lub na statkach kosmicznych. Jeszcze kilkanaście lat temu takie sceny traktowano jako czystą fantazję. Dzisiejsze badania pokazują, że twórcy nie fantazjowali aż tak bardzo.

Różnica polega na szczegółach. Prawdziwa uprawa na Księżycu wymaga żmudnego, długotrwałego budowania od zera całego mikroekosystemu: od bakterii i grzybów, przez drobne bezkręgowce, aż po same rośliny. Do tego dochodzą surowe warunki: promieniowanie kosmiczne, wahania temperatury i ograniczona ilość energii na oświetlenie upraw. Wszystko to trzeba uwzględnić w projektach przyszłych misji.

Czego wciąż brakuje, by jeść frytki na Księżycu

Choć wyniki testów są obiecujące, przed naukowcami stoi długa lista wyzwań. Trzeba lepiej zrozumieć, jak rośliny reagują na niższą grawitację, czy nie gromadzą szkodliwych pierwiastków z regolitu oraz jak utrzymać stabilność mikrobiologicznego środowiska w zamkniętym systemie. Do tego dochodzą kwestie logistyki: skąd brać wodę i jak ją odzyskiwać, jak projektować moduły upraw, by zużywały jak najmniej energii.

W praktyce każda baza księżycowa stanie się małą, precyzyjnie sterowaną farmą pod dachem. Inżynierowie biotechnologii, specjaliści od systemów podtrzymywania życia i rolnicy przyszłości będą musieli współpracować znacznie ściślej, niż robimy to obecnie w rolnictwie na Ziemi.

Jak te badania mogą pomóc tu, na Ziemi

Ciekawostką jest to, że próby „ożywiania” martwego podłoża przydają się nie tylko w kontekście Księżyca. Techniki opracowywane dla misji kosmicznych można częściowo wykorzystać do rekultywacji zdegradowanych terenów na naszej planecie – na przykład zniszczonych przez przemysł lub erozję.

Precyzyjne zarządzanie wodą, kontrola składu mineralnego i świadome budowanie społeczności mikroorganizmów to umiejętności, które mogą w przyszłości zmienić sposób, w jaki podchodzimy do rolnictwa w trudnych warunkach klimatycznych. Gdy badacze uczą się, jak zmusić ziemniaka do życia w sztucznym regolitu, równolegle powstają narzędzia, które pomogą roślinom przetrwać suszę, zasolenie czy ubogą glebę także tutaj, na naszej planecie.