Wat zullen mensen op Mars eten nadat ze de rode planeet koloniseren?

Er zijn al voorbereidingen getroffen voor missies die mensen binnen een jaar of tien op Mars zullen laten landen. Maar wat zouden mensen eten als deze missies uiteindelijk zouden leiden tot de permanente kolonisatie van de rode planeet?

Eens (als) mensen het op Mars halen, is een belangrijke uitdaging voor elke kolonie het genereren van een stabiele voedselvoorraad. De enorme kosten van het lanceren en herbevoorraden van hulpbronnen van de Aarde zullen dat onpraktisch maken.

Mensen op Mars zullen moeten afstappen van volledige afhankelijkheid van verscheepte lading en een hoog niveau van zelfvoorzienende en duurzame landbouw bereiken.

Lees meer: ​​Ontdekt: een enorm vloeibaar watermeer onder de zuidpool van Mars

De recente ontdekking van vloeibaar water op Mars - die nieuwe informatie toevoegt aan de vraag of we het leven op de planeet zullen vinden - doet de mogelijkheid toenemen dergelijke voedingen te gebruiken om voedsel te helpen groeien.

Maar water is slechts een van de vele dingen die we nodig hebben als we genoeg voedsel op Mars willen laten groeien.

Wat voor soort eten?

Eerder werk heeft het gebruik van microben als voedselbron op Mars gesuggereerd. Het gebruik van hydrocultuur-kassen en gecontroleerde milieusystemen, vergelijkbaar met een die wordt getest aan boord van het International Space Station om gewassen te laten groeien, is een andere optie.

Deze maand, in het dagboek genen, bieden we een nieuw perspectief gebaseerd op het gebruik van geavanceerde synthetische biologie om de potentiële prestaties van het plantenleven op Mars te verbeteren.

Synthetische biologie is een snelgroeiend veld. Het combineert principes uit engineering, DNA-wetenschap en computerwetenschap (onder vele andere disciplines) om nieuwe en verbeterde functies aan levende organismen te verlenen.

We kunnen niet alleen DNA lezen, maar we kunnen ook biologische systemen ontwerpen, testen en zelfs hele organismen manipuleren. Gist is slechts een voorbeeld van een industriële werkpaardmicrobe waarvan het hele genoom momenteel wordt herontworpen door een internationaal consortium.

De technologie is zo ver gevorderd dat precisie-gentechnologie en -automatisering nu kunnen worden samengevoegd tot geautomatiseerde robotfaciliteiten, ook wel biofoundries genoemd.

Deze biofoundries kunnen miljoenen DNA-ontwerpen parallel testen om de organismen te vinden met de kwaliteiten die we zoeken.

Mars: Aarde-achtig, maar niet de aarde

Hoewel Mars de meest aardachtige is van onze naburige planeten, verschillen Mars en Aarde op veel manieren.

Lees meer: ​​Beste dagboek: de zon ging nooit onder in de Arctic Mars-simulatie

De zwaartekracht op Mars is ongeveer een derde van dat op aarde. Mars ontvangt ongeveer de helft van het zonlicht dat we op aarde krijgen, maar veel hogere niveaus van schadelijk ultraviolet (UV) en kosmische straling. De oppervlaktetemperatuur van Mars is ongeveer -60 graden Celsius, en het heeft een dunne atmosfeer hoofdzakelijk gemaakt van kooldioxide.

In tegenstelling tot de aarde, die vochtig en rijk aan voedingsstoffen en micro-organismen is die de plantengroei ondersteunen, is Mars bedekt met regolith. Dit is een droog materiaal dat perchloraatchemicaliën bevat die giftig zijn voor mensen.

Ook - ondanks de nieuwste onderzeese meervondst - bestaat water op Mars meestal in de vorm van ijs, en de lage atmosferische druk van de planeet zorgt ervoor dat vloeibaar water rond de 5 graden Celsius kookt.

Planten op aarde hebben zich honderden miljoenen jaren ontwikkeld en zijn aangepast aan terrestrische omstandigheden, maar ze zullen niet goed groeien op Mars.

Dit betekent dat substantiële middelen die schaars en onbetaalbaar zouden zijn voor mensen op Mars, zoals vloeibaar water en energie, zouden moeten worden toegewezen om efficiënte landbouw te bereiken door kunstmatig optimale omstandigheden voor plantengroei te creëren.

Planten aanpassen aan Mars

Een meer rationeel alternatief is om synthetische biologie te gebruiken om gewassen specifiek voor Mars te ontwikkelen. Deze formidabele uitdaging kan worden aangepakt en snel worden gevolgd door een op planten gefocusseerde Mars Biofoundry te bouwen.

Een dergelijke geautomatiseerde faciliteit zou in staat zijn om de engineering van biologische ontwerpen en testen van hun prestaties onder gesimuleerde Mars-condities te bespoedigen.

Met voldoende financiering en actieve internationale samenwerking kan zo'n geavanceerde faciliteit veel van de eigenschappen verbeteren die nodig zijn om gewassen binnen een decennium op Mars te laten bloeien.

Dit omvat het verbeteren van de fotosynthese en fotoprotectie (om planten te helpen beschermen tegen zonlicht en UV-stralen), evenals droogte- en koudetolerantie bij planten en hoogwaardige functionele gewassen. We moeten ook microben aanpassen om de bodemkwaliteit van Mars te ontgiften en te verbeteren.

Dit zijn allemaal uitdagingen die binnen de mogelijkheden van de moderne synthetische biologie liggen.

Voordelen voor de aarde

Het ontwikkelen van de volgende generatie gewassen die nodig is om mensen op Mars te houden, zou ook grote voordelen hebben voor mensen op aarde.

Lees meer: ​​Voordat we Mars koloniseren, laten we kijken naar onze problemen op aarde

De groeiende wereldbevolking verhoogt de vraag naar voedsel. Om aan deze vraag te voldoen, moeten we de landbouwproductiviteit verhogen, maar we moeten dit doen zonder een negatief effect op ons milieu te hebben.

De beste manier om deze doelen te bereiken, is het verbeteren van gewassen die al veel worden gebruikt. Het opzetten van faciliteiten zoals de voorgestelde Mars Biofoundry zou enorm veel voordeel opleveren voor de doorlooptijd van plantenonderzoek met gevolgen voor de voedselveiligheid en milieubescherming.

Dus uiteindelijk zou de aarde de grootste baat hebben bij pogingen om gewassen voor Mars te ontwikkelen.

Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation door Briardo Llorente. Lees hier het originele artikel.