2016 년 Wageningen University에 본사를 둔 식물 생태 학자 인 Wieger Wamelink는 네덜란드의 New World Hotel에 앉아 50 명의 손님과 함께 독특한 식사를했습니다.
메뉴를 빠르게 눈에 띄게 한 눈에 띄게 보였을 것입니다. 약간의 요리사 - 완두콩 퓨레 애피타이저가 시작하기 시작한 다음 호밀 빵과 무기 폼을 곁들인 감자와 쐐기풀 수프, 당근 셔벗을 마무리합니다.
.그러나 그것을 특별한 행사로 만든 것은 식사를하는 데 사용 된 모든 야채가 Wamelink와 그의 팀에 의해 시뮬레이션 화성과 음력 토양에서 재배되었다는 것입니다.
그 이후로 그들은 지구상에서 수집 한 분쇄 된 화산암을 사용하여 생산 된 시뮬레이션 토양을 사용하여 퀴 노아, 크레 스, 로켓 및 토마토를 포함하여 인상적인 10 개의 작물을 재배했습니다. 팀은 암석 입자를 다른 크기로 채점하고 화성 토양의 로버 분석과 일치하는 비율로 혼합하여 시뮬레이트 토양을 생산했습니다.
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토양은 처음에 로버와 우주복을 지구에서 테스트하여 화성과 달의 표면 재료를 얼마나 잘 처리했는지 확인할 수 있도록 개발되었습니다. 토양이 실제로 농사를 가질 수 있다고 생각한 사람은 거의 없습니다.
처음에는 토양의 질감에 대한 우려가 있었으며, 특히 초기 모델 음력 토양을 농장하려는 초기 토양은 식물의 뿌리를 구멍을 뚫은 작고 샤프 암석 조각의 결과로 어려움을 겪었습니다. 그러나 화성에서는 고대의 물과 지속적인 바람 침식이 지구상에서 훨씬 더 용서하는 표면을 남겼으며 시뮬레이션 토양은 성공한 것으로 판명되었습니다.
Wamelink는 영양 적으로 '화성'작물과 지역 토양에서 자란 농작물 사이에는 차이가 없으며 맛에 관해서는 토마토의 단맛에 가장 깊은 인상을 받았다고 말합니다.
Wamelink와 그의 팀은 현재 시뮬레이션 화성 토양에 질소가 풍부한 인간 소변을 주입하여 농작물 수익률을 향상 시키려고 노력하고 있으며, 이는 붉은 행성에 대한 승무원 임무에서 쉽게 구할 수있는 자원입니다. 그는 또한보다 대기 질소를 고정시킬 박테리아를 도입하고 화성 토양에 존재하는 독성 과염소산염을 먹을 계획입니다.
다른 곳에서는 펜실베이니아 주 Villanova University에서 Ed Guinan과 Alicia Eglin 교수가 Red Thumbs Project를 이끌고 있으며 자신의 화성 Simulant를 농업하는 데 몇 가지 성공을 거두었습니다.
Mojave Desert에 모인 암석에서 유래 한 Villanova 연구원들은 동물의 내구와 먹이를 통해 죽은 유기물에서 질소를 방출하는 능력으로 인해 지렁이 농장으로 모델 토양을 확대했습니다.
Red Thumbs Project는 2018 년 Guinan과 Eglin의 팀이 보리와 홉을 성공적으로 생산 한 후 국제 미디어가 화성 맥주의 전망에 대해 흥분했을 때 헤드 라인을 만들었습니다.
.원하는 모든 샐러드, 칩은 없습니다
몇 년 동안 Guinan과 Eglin은 이제 토마토, 마늘, 시금치, 바질, 케일, 양상추, 로켓, 양파 및 무기를 온실에 추가했습니다. 수확의 품질은 다양했지만 성공의 주요 제품은 케일 (Kale)이었습니다. 케일 (Kale)은 현지 토양보다 시뮬레이트 화성 토양에서 실제로 더 잘 자랐습니다.
다른 농작물은 매우 필요로하고 칼로리 밀도가 높은 감자와 같은 어려움을 겪었습니다. 감자는 느슨하고 압축되지 않은 토양을 더 선호하고 시뮬레이트 토양이 물을 뿌릴 때 무겁고 뚫을 수 없어서 자라지 못해서 감자가 질식되었습니다.
.Eglin은 성공의 열쇠는 단일 종 설정이 허용하는 것보다 더 자연스러운 생태계를 누릴 수있는 낮은 수율 작물을 키우는 것이라고 생각합니다. 지구상에서도 농업 단일 배양은 종종 시간이 지남에 따라 자란 한 식물에 필수적인 영양소가 점차 고갈되고 각 수확 후에 교체되지 않기 때문에 종종 고통을 겪습니다.
이 효과에 대응하기 위해 농민들은 종종 같은 성장 지역에 2 차 종을 소개합니다. 뿌리 시스템이 얕기 때문에 주 작물과 경쟁하지는 않지만 토양 비옥도를 향상시키기 위해 여전히 추가적인 질소 고정을 제공 할 것입니다. Eglin은 이제 단백질의 중요한 공급원으로 판명 될 수있는 대두와 카리브해 스튜 칼라 루에서 사용되는 잎이 많은 채소 옥수수와 함께 옥수수를 재배함으로써 이것을 테스트 할 계획입니다.
.그러나이 프로젝트가 많은 성공을 거두었지만, 우리는 Simulant 토양이 매우 실질적인 한계를 가지고 있음을 기억해야한다고 Esa의 Christel Paille은 설명합니다. 그녀는 우주 비행사 폐기물을 공중, 물 및 음식으로 재활용하는 박테리아 생물 반응기와 같은 장거리, 승무원 임무에 사용하기위한 다양한 기술을 탐색하는 미시 생태 생활 지원 시스템 대체 프로그램 (Melissa)에 참여하고 있습니다.
.Melissa는 Wamelink에 지원을 제공했지만 Paille은 모델 토양의 성공이 제한된 지리적 샘플링을 기반으로한다는 사실을 고려해야한다고 지적합니다.
“기준이지만 아마도 화성 표면의 어느 위치에도 일반화 할 수있는 것은 아닙니다. 우리는 항상 시뮬레이트 재료에 대해 매우 신중합니다. 단일 시뮬레이션에서는 [화성 표면의] 모든 특성을 포착하는 것은 매우 어렵습니다.”라고 그녀는 말합니다.
.아마도이 주위의 유일한 방법은 화성 표면에서 샘플을 수집하여 지구로 돌려 보는 것입니다. 7 월 30 일, NASA의 인내 로버는 플로리다의 케이프 커나버 럴 (Cape Canaveral)에서 시작하여 화성의 Jezero Crater에있는 고대 강 델타 퇴적물에 시야를 설정했습니다. 모든 것이 계획에 따라 진행되면 내년 2 월 로버는 붉은 행성에서 가장 비옥 한 땅 중 일부라고 생각됩니다.
플루토늄 기반 전력 시스템 덕분에 로버는 화성 표면을 분석하는 데 최대 10 년을 소비 할 수 있어야합니다. 이전의 임무는 과거에 존재했던 거주 가능한 조건의 징후를 찾았지만 인내는 과거의 미생물 수명의 징후를 찾아 한 단계 더 나아가는 것을 목표로합니다.
또한, 화성에서 음식을 재배하기를 희망하는 사람들을 위해 결정적으로 로버는 바위와 토양 샘플을 수집하여 잠재적 인 미래의 로봇 임무를 준비하여 분석을 위해 지구로 돌려 보낼 수 있습니다. 그때까지 시뮬레이션 토양은 우리와 함께 작업해야 할 전부입니다.
그 동안 여전히 배울 것이 많이 있습니다. 예를 들어, Paille의 Melissa Program은 개별 종에 헌신하기보다는 자 급식 생명 보관 생태계 내에서 식물을 평가하는 것을 선호합니다.
여기서, 식용 바이오 매스, 산소 생산 및 심지어 수처리의 이점은 각 식물을 재배하고 폐기물을 관리하기위한 자원과 균형을 이룹니다. 그러나 화성의 작물 성능을 예측하는 데는 식물 생물학에 대한보다 근본적인 이해가 필요합니다.
Paille은“이것은 분자 규모로 내려가는 것입니다. “우리는 뿌리 호흡에서와 같이 지하에서 일어나는 일을 특성화해야합니다. 산소와 같은 가스는 어떻게 뿌리에 뿌려지고 제공됩니까? 그리고 이산화탄소가 실제로 어떻게 생산 되는가?”
성장 장벽
적절한 시뮬레이트가 개발 되더라도 여전히 극복해야 할 다른 도전이 있습니다. 화성은 지구보다 태양에서 약 7 천만 킬로미터 떨어진 궤도에 위치하고 있습니다. 결과적으로 햇빛은 43 %의 에너지만을 제공하여 평균 온도가 약 -60 ° C에 걸쳐 있습니다. 또한 지구의 기울기와 타원형 궤도 때문에 계절적 변형은 극단적입니다.
또 다른 장애물은 화성 분위기이며, 이는 지구보다 훨씬 얇고 식물 성장에 중요한 질소가 부족합니다. 대신 그것은 광합성에 필수적인 이산화탄소에 의해 지배적이지만, 표면에서 자라는 식물이 성장을 촉진하기에 충분히 활용하기 위해 고군분투하는 것은 낮은 농도입니다.
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얇은 대기는 또한 화성 토양을 우주 방사선에 노출시킵니다. 이것은 죽은 식물 물질에서 영양분을 재활용하기 위해 소개 할 수있는 미생물에 적대적인 환경을 만듭니다.
.또한 영국 천문학 센터의 Jennifer Wadsworth는 태양 복사가 화성 토양에서 염소 화합물을 활성화시켜 독성 과염소산염 염으로 전환 할 수 있음을 보여주었습니다. 이들은 먹으면 유독하며 갑상선 기능 항진증으로 이어질 수 있으며, 이는 신진 대사 조절 호르몬의 방출을 차단합니다. 토양에서 발견 된 카드뮴, 수은 및 철과 같은 독한 중금속도 그들 자신의 도전을 제기합니다.
Wamelink는“중금속 측면에서 생각할 수있는 사람들에게 유독 한 모든 것은 토양에 있습니다. “식물의 경우 어딘가에 보관할 것이기 때문에 문제가되지 않습니다. 그러나 우리가 그 식물을 먹으면 [우리에게는 문제가 될 수 있습니다]. "
또 다른 옵션은 지구상에서 이미 사용 된 토양이없는 기술 일 수 있습니다. Aeroponics는 뿌리에 영양소 안개가 뿌려지는 동안 식물이 공기에 매달린 것을 본다. 대안으로, 수경법은 뿌리를 영양가있는 액체로 떨어 뜨립니다.
이러한 접근법은 더 크고 빠르게 성장하는 작물을 생산할 수 있으며 국제 우주 정거장 (ISS)에서 상추를 성공적으로 재배하는 데 이미 사용되었습니다. 사실, 우주 비행사들은 수확에 너무 기뻐했다고 Wamelink는 집으로 돌아가는 과학자들은 너무 많이 먹은 후 분석을 위해 반환 된 양상추 샘플의 양에 실망했다고 말했다.
.칼로리 부족
ISS 상추의 인기에도 불구하고, 공기 또는 수질 농업만으로도 화성으로의 장거리 여행에서 우주 비행사를 유지하기에 충분하지 않을 수 있습니다. 감자 재배 문제 덕분에 다시 한 번.
Wamelink는“수구 배양에서 감자를 재배하는 것은 매우 어렵고, 양상추와 토마토를 먹는 것만으로는 칼로리가 필요하기 때문에 충분하지 않습니다. "감자는 토양에서 훨씬 더 잘 자라며 입방 미터당 많은 수확량을 얻고 먹지 않는 유기물은 재활용 될 수 있습니다."
.토양, 물 또는 안개가 자욱한 공기에서 자랐 든 음식은 화성 전초 기지에서 단순한 영양 역할을 할 것입니다. 적절한 식사에 앉아있는 것은 집에서 수백만 킬로미터를 사는 선구적인 우주 비행사의 정신 건강과 편안함에 귀중한 것으로 판명 될 것입니다. 어쩌면 호밀 빵과 무기 거품이 결국 메뉴에있을 것입니다.
- 이 기사는 BBC Science Focus 의 354 호에 처음 등장했습니다. - 여기에서 구독하는 방법을 알아보십시오
