Ten artykuł jest ponownie publikowany z rozmowy na licencji Creative Commons. Przeczytaj oryginalny artykuł.
Zastanawianie się, jak karmić ludzi w przestrzeni jest główną częścią większego wysiłku, aby wykazać żywotność długoterminowego zamieszkiwania ludzi w środowiskach pozaziemskich. 12 maja 2022 roku zespół naukowców ogłosił, że z powodzeniem uprawiali rośliny przy użyciu ziemi księżycowej zebranej podczas misji Apollo. Ale to nie pierwszy raz, kiedy naukowcy próbują uprawiać rośliny na glebach, które zazwyczaj nie podtrzymują życia.
Jestem historykiem Antarktyki. Jak uprawiać rośliny i żywność na dalekich południowych krańcach ziemi jest aktywnym obszarem badań od ponad 120 lat. Wysiłki te pomogły lepiej zrozumieć wiele wyzwań związanych z rolnictwem w ekstremalnych środowiskach i ostatecznie doprowadziły do ograniczonej, ale udanej uprawy roślin na Antarktydzie. Szczególnie po 1960 roku, naukowcy zaczęli wyraźnie patrzeć na te badania jako na kamień węgielny do ludzkiego mieszkania w kosmosie.
Obraz przedstawia pokój na pokładzie Antarktycznego statku badawczego Discovery, gdzie pierwsze rośliny zostały wyhodowane przy użyciu gleby z Antarktydy. Hulton Archive / Stringer via Getty Images
Uprawa roślin na Antarktydzie
Najwcześniejsze wysiłki na rzecz uprawy roślin na Antarktydzie koncentrowały się przede wszystkim na dostarczaniu pożywienia odkrywcom.
W 1902 roku brytyjski lekarz i botanik Reginald Koettlitz jako pierwszy uprawiał pokarm na glebach antarktycznych. Zebrał trochę ziemi z McMurdo Sound i użył jej do uprawy musztardy i rzeżuchy w skrzyniach pod świetlikiem na statku ekspedycji. Uprawa była natychmiast korzystna dla wyprawy. Koettlitz wyprodukował na tyle, że podczas epidemii szkorbutu cała załoga zjadła zieleninę, aby pomóc w łagodzeniu objawów. Ten wczesny eksperyment wykazał, że gleba Antarktyczna może być produktywna, a także wskazał na zalety odżywcze świeżej żywności podczas wypraw polarnych.
Wczesne próby uprawy roślin bezpośrednio w krajobrazach Antarktydy były mniej skuteczne. W 1904 roku szkocki botanik Robert Rudmose-Brown przesłał nasiona z 22 odpornych na zimno roślin arktycznych na małą, oziębłą wyspę Laurie, aby sprawdzić, czy będą rosły. Wszystkie nasiona nie wykiełkowały, co Rudmose-Brown przypisywał zarówno warunkom środowiskowym, jak i nieobecności biologa, który pomógł im w ich rozwoju.
Wiele razy próbowano wprowadzić rośliny nienaturalne do krajobrazu Antarktyki, ale generalnie nie przetrwały one długo. Podczas gdy sama gleba mogła podtrzymywać pewne życie roślinne, surowe środowisko nie było przyjazne dla uprawy roślin.
at&w=754 & fit = clip” / >
Jedynym sposobem na skuteczną uprawę żywności w zimnym środowisku Antarktydy jest szklarnia, taka jak ta na stacji McMurdo. Eli Duke / Flickr, CC BY-SA
Nowoczesne techniki i korzyści emocjonalne
Do 1940 roku wiele narodów zaczęło zakładać długoterminowe stacje badawcze na Antarktydzie. Ponieważ nie można było uprawiać roślin na zewnątrz, niektórzy ludzie mieszkający na tych stacjach podjęli się budowy szklarni, aby zapewnić zarówno jedzenie, jak i dobre samopoczucie emocjonalne. Wkrótce jednak zdali sobie sprawę, że Antarktyczna gleba jest zbyt niskiej jakości dla większości upraw poza gorczycą i rzeżuchą, i zwykle straciła płodność po roku lub dwóch. Począwszy od lat 60., ludzie zaczęli przestawiać się na bezglebową metodę hydroponiki, system, w którym uprawia się rośliny z ich korzeniami zanurzone w chemicznie wzmocnionej wodzie pod połączeniem sztucznego i naturalnego światła.
Systemy hydroponiczne uprawiają rośliny bez potrzeby stosowania gleby. Eli Duke / Flickr, CC BY-SA
Dzięki zastosowaniu technik hydroponicznych w szklarniach zakłady produkcji roślinnej w ogóle nie wykorzystywały środowiska Antarktycznego do uprawy roślin. Zamiast tego ludzie tworzyli sztuczne warunki.
Temat: Jak zrobić własny ogród hydroponiczny
Do 2015 r.na Antarktydzie istniały co najmniej 43 różne obiekty, w których naukowcy uprawiali rośliny w pewnym czasie. Podczas gdy obiekty te były przydatne do eksperymentów naukowych, wielu mieszkańców Antarktydy doceniło możliwość jedzenia świeżych warzyw w zimie i uznało te obiekty za ogromne dobrodziejstwa dla ich dobrego samopoczucia psychicznego. Jak ujął to jeden z badaczy, są one ” ciepłe, jasne i pełne Zielonego życia—środowiska, którego brakuje podczas Antarktycznej zimy.”
Na stacji Biegun Południowy Amundsen-Scott naukowcy od 2004 roku prowadzą eksperymenty mające naśladować warunki wzrostu w kosmosie. Daniel Leussler / Wikimedia Commons, CC BY-SA
Antarktyda jako analog kosmosu
W miarę jak trwała okupacja Antarktydy przez ludzi rosła w połowie XX wieku, ludzkość zaczęła również wypychać się w kosmos-a konkretnie na Księżyc. Począwszy od lat 60., naukowcy pracujący dla organizacji takich jak NASA zaczęli myśleć o wrogiej, ekstremalnej i obcej Antarktydzie jako wygodnym analogu do eksploracji kosmosu, gdzie narody mogą testować technologie i protokoły kosmiczne, w tym produkcję roślinną. Zainteresowanie to trwało do końca XX wieku, ale dopiero w 2000 roku kosmos stał się głównym celem niektórych badań rolniczych na Antarktydzie.
W 2004 roku National Science Foundation i University of Arizona ‘ s Controlled Environment Agriculture Center współpracowało przy budowie Komory wzrostu żywności na Biegunie Południowym. Projekt miał na celu przetestowanie idei rolnictwa kontrolowanego-ekologicznego-środka maksymalizacji wzrostu roślin przy jednoczesnym zminimalizowaniu zużycia zasobów. Według jego architektów, obiekt dokładnie naśladował warunki bazy księżycowej i zapewnił ” analogię na ziemi dla niektórych problemów, które pojawią się, gdy produkcja żywności zostanie przeniesiona do kosmicznych mieszkań.”Ten obiekt nadal dostarcza stacji biegun południowy z dodatkowym wyżywieniem.
Od czasu budowy komory wzrostu żywności na Biegunie Południowym Uniwersytet Arizony współpracował z NASA przy budowie podobnej prototypowej szklarni księżycowej.
Międzynarodowa Stacja Kosmiczna jest domem dla małego ogrodu warzywnego, który dostarcza niewielkie ilości żywności dla załogi. NASA
Uprawa roślin w kosmosie
Gdy ludzie zaczęli spędzać dłuższy czas w kosmosie pod koniec XX wieku, astronauci zaczęli wykorzystywać lekcje z stulecia uprawy roślin na Antarktydzie.
Temat: przyszłość rolnictwa w kosmosie
W 2014 roku astronauci NASA zainstalowali system produkcji warzyw na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, aby zbadać wzrost roślin w mikrograwitacji. W następnym roku zebrali niewielkie zbiory sałaty, z których część zjedli z octem balsamicznym. Podobnie jak naukowcy z Antarktyki argumentowali przez wiele lat, NASA twierdziła, że wartość odżywcza i psychologiczna świeżych produktów jest ” rozwiązaniem wyzwania długotrwałych misji w głąb kosmosu.”
EDEN ISS jest najnowszym eksperymentem zaprojektowanym w celu naśladowania zakładu produkującego żywność na Księżycu i może z powodzeniem wyżywić sześcioosobową załogę. DLR German Aerospace Center / Flickr, CC BY
Badania Antarktyczne odgrywają ważną rolę w przestrzeni kosmicznej do dziś. W 2018 r. Niemcy uruchomiły na Antarktydzie projekt o nazwie EDEN ISS, który koncentrował się na technologiach uprawy roślin i ich zastosowaniach w przestrzeni kosmicznej w systemie półzamkniętym. Rośliny rosną w powietrzu, gdy panowie rozpylają chemicznie wzmocnioną wodę na ich korzenie. W pierwszym roku EDEN ISS był w stanie wyprodukować wystarczającą ilość świeżych warzyw, aby stanowić jedną trzecią diety dla sześcioosobowej załogi.
Podobnie jak w historii Antarktydy, pytanie o to, jak uprawiać rośliny, jest kluczowe dla każdej dyskusji o możliwych osadach ludzkich na Księżycu lub Marsie. Ludzie w końcu porzucili wysiłki na rzecz kultywowania surowego krajobrazu Antarktyki do produkcji żywności i zwrócili się do sztucznych technologii i środowisk, aby to zrobić. Ale po ponad stuleciu praktyki i przy użyciu najnowocześniejszych technik, żywność uprawiana na Antarktydzie nigdy nie była w stanie utrzymać wielu ludzi zbyt długo. Przed wysłaniem ludzi na Księżyc lub Mars, mądrze byłoby najpierw udowodnić, że osada może przetrwać sama pośród zamarzniętych południowych równin Ziemi.
Daniella McCahey jest profesorem historii na Texas Tech University. Jej badania próbują połączyć kontynent Antarktyczny, morza i atmosferę z tematami współczesnej historii świata.
