Các nhà địa chất mô phỏng điều kiện đất để giúp phát triển thực vật trên sao Hỏa

Bước tiến khổng lồ tiếp theo của loài người có thể là lên sao Hỏa. Nhưng trước khi những sứ mệnh đó có thể bắt đầu, các nhà khoa học cần phải đạt được nhiều tiến bộ đột phá, bao gồm học cách trồng trọt trên hành tinh đỏ.

Thực tế mà nói, các phi hành gia không thể vận chuyển một nguồn cung cấp vô tận của lớp đất mặt trong không gian. Vì vậy, các nhà địa chất của Đại học Georgia đang tìm ra cách tốt nhất để sử dụng các vật liệu đã có trên bề mặt hành tinh.

Để làm được điều đó, họ đã phát triển hỗn hợp đất nhân tạo bắt chước các vật liệu được tìm thấy trên sao Hỏa. Trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Icarus, các nhà nghiên cứu đã đánh giá các loại đất nhân tạo để xác định độ phì nhiêu của đất sao Hỏa.

Laura Fackrell, ứng viên tiến sĩ địa chất UGA và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi muốn mô phỏng một số đặc điểm của vật liệu mà chúng ta có thể dễ dàng lấy được trên bề mặt sao Hỏa. Mô phỏng thành phần khoáng chất hoặc hàm lượng muối của các hỗn hợp sao Hỏa này có thể cho chúng ta biết rất nhiều về độ phì nhiêu tiềm năng của đất. Những thứ như chất dinh dưỡng, độ mặn, độ pH là một phần của những gì làm cho đất màu mỡ và hiểu được vị trí của đất trên sao Hỏa trong quang phổ đó là chìa khóa để biết liệu chúng có khả thi hay không và nếu không, có những giải pháp khả thi nào có thể được sử dụng để biến chúng thành hiện thực . “

Trong thập kỷ qua, việc thám hiểm bề mặt sao Hỏa đã mở rộng hiểu biết về hóa học bề mặt hành tinh. Sử dụng dữ liệu lấy từ các mẫu bề mặt của NASA, nhóm đã nghiên cứu regolith, hoặc vật liệu rời gần bề mặt, để phát triển các mô phỏng.

Các vật liệu được sử dụng bắt chước hỗn hợp đất, khoáng sét, muối và các vật liệu khác có được từ bề mặt Sao Hỏa bằng cách xúc vật liệu rời hoặc khai thác từ đá gốc.

Mặc dù có bầu khí quyển mỏng, cực lạnh và ít oxy, bề mặt sao Hỏa được biết đến là nơi chứa phần lớn các chất dinh dưỡng thiết yếu cho thực vật, bao gồm nitơ, phốt pho và kali.

Sự hiện diện của các chất dinh dưỡng hoàn thành một trong những trở ngại lớn, nhưng vẫn còn nhiều thách thức hơn. “Một vấn đề là, sự hiện diện của chúng không có nghĩa là chúng có thể tiếp cận được với thực vật”, Fackrell nói. “Nếu chúng ta thực sự đặt cây xuống đất – chỉ vì sắt hoặc magiê ở đó không có nghĩa là cây thực sự có thể kéo nó ra khỏi đất.”

Thêm vào đó, các chất dinh dưỡng có thể có hoặc có thể không có đủ số lượng hoặc chúng có thể có nồng độ cao đến mức gây độc cho cây trồng.

Sử dụng đất sao Hỏa mô phỏng, Fackrell và các nhà nghiên cứu đồng nghiệp đã phát hiện ra kết cấu của chất mô phỏng nhân tạo bị đóng vảy và khô có thể phản ánh một số điều kiện không mong muốn của đất sao Hỏa khiến chúng khó sử dụng hơn.

Những thách thức này cộng thêm vào một nhiệm vụ rất khó khăn, mặc dù không phải là bất khả thi. Hướng đến khoa học nông nghiệp, nhóm, bao gồm các thành viên của UGA Paul Schroeder, Mussie Habteselassie và Aaron Thompson, điều chỉnh các giải pháp được sử dụng trên Trái đất, các đề xuất bao gồm từ việc rửa sạch đất đến bổ sung các chế phẩm như vi khuẩn hoặc nấm khác vào đất để giúp cây trồng lớn lên.

“Các loại vi khuẩn và nấm cụ thể được biết là có lợi cho thực vật và có thể hỗ trợ chúng trong điều kiện căng thẳng như chúng ta thấy trên sao Hỏa”, Fackrell, người đã bắt đầu nghiên cứu về địa sinh học với Schroeder trong khi thực hiện nghiên cứu luận văn thạc sĩ của mình về môi trường khắc nghiệt mà vi sinh vật sống trong suối nước nóng ở Bán đảo Kamchatka, vùng Viễn Đông của Nga phải đối mặt.

Các nhà khoa học cũng nhận thấy những tác động từ nghiên cứu của họ đối với những đổi mới tiềm năng trong nghiên cứu nông nghiệp cho Trái đất. Fackrell nói: “Bất cứ điều gì chúng ta học được về canh tác trên sao Hỏa có thể giúp ích cho việc canh tác trong môi trường đầy thách thức trên Trái đất, giúp chúng ta xây dựng một tương lai bền vững.

Dù giải pháp cuối cùng là gì, triển vọng về một sứ mệnh có người lên sao Hỏa phụ thuộc vào khả năng trồng trọt thực phẩm.

“Có nhiều cách bạn có thể xem xét nó, nhưng một lựa chọn có thể là sử dụng những gì đã có ở đó làm giá thể và tìm hiểu xem đó có phải là cách khả thi để làm điều đó hay bạn phải mang theo tất cả các vật liệu thực vật bên mình, ”Fackrell nói. “Câu hỏi về việc liệu chúng ta có thể sử dụng đất trên sao Hỏa để cung cấp thực phẩm đó sẽ đi một chặng đường dài hướng tới việc xác định tính khả thi của các sứ mệnh có người lái”.

Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học Georgia cung cấp . Bản gốc do Alan Flurry viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.

Tham khảo Tạp chí :

1. Laura E. Fackrell, Paul A. Schroeder, Aaron Thompson, Karen Stockstill-Cahill, Charles A. Hibbitts. Sự phát triển của regolith sao Hỏa và mô phỏng nền tảng: Tiềm năng và hạn chế của regolith trên sao Hỏa như một nguồn tài nguyên tại chỗ . Icarus , năm 2021; 354: 114055 DOI: 10.1016 / j.icarus.2020.114055