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Se os humanos quiserem ter uma chance de estabelecer uma colônia em Marte, precisaremos descobrir uma maneira de produzir alimentos no Planeta Vermelho. James Romero investiga como os cientistas planejam cultivar Marte usando solos de simulação aqui na Terra.

Em 2016, Wieger Wamelink , um ecologista vegetal baseado na Universidade de Wageningen, sentou-se no New World Hotel na Holanda com 50 convidados para uma refeição única.

As coisas poderiam parecer comuns a partir de uma rápida olhada no cardápio, se talvez um pouco de purê de ervilha para começar, seguido por sopa de batata e urtiga com pão de centeio e espuma de rabanete, e então sorvete de cenoura para terminar.

Mas o que tornou aquela ocasião tão extraordinária foi que todos os vegetais usados ​​para fazer a refeição foram cultivados em solos marcianos e lunares simulados por Wamelink e sua equipe.

Desde então, eles cultivaram impressionantes 10 safras, incluindo quinua, agrião, rúcula e tomate, usando solos de simulação produzidos com rochas vulcânicas esmagadas coletadas aqui na Terra. A equipe produziu seu solo simulador classificando as partículas de rocha em diferentes tamanhos e misturando-as em proporções que correspondem às análises do solo marciano.

Os solos foram inicialmente desenvolvidos para que veículos espaciais e espaciais pudessem ser testados na Terra para ver como eles lidavam com os materiais da superfície de Marte e da Lua . Poucos pensaram que os solos poderiam realmente ser cultivados.

Para começar, havia preocupações sobre a textura do solo, especialmente após as primeiras tentativas de cultivar solos lunares modelo que enfrentaram dificuldades devido aos fragmentos de rocha minúsculos e afiados que perfuraram as raízes das plantas. Em Marte , porém, os movimentos da água antiga e a erosão do vento em curso deixaram uma cobertura de superfície muito mais tolerante no planeta, e os solos de simulação provaram ser bem-sucedidos.

Nutricionalmente, Wamelink diz que não há diferença entre as safras ‘marcianas’ e aquelas cultivadas em solos locais, e quando se trata de sabor, ele ficou mais impressionado com a doçura dos tomates.

Wamelink e sua equipe estão agora tentando melhorar os rendimentos das safras infundindo o solo de simulação de Marte com urina humana rica em nitrogênio, um recurso que provavelmente estará disponível em missões tripuladas ao Planeta Vermelho. Ele também planeja introduzir bactérias que fixarão mais nitrogênio atmosférico e também se alimentarão dos sais de perclorato tóxicos presentes no solo de Marte.

Em outro lugar, na Villanova University na Pensilvânia, o Prof Ed Guinan e Alicia Eglin estão liderando o projeto Red Thumbs e tiveram vários sucessos na criação de seu próprio simulador marciano.

Inicialmente derivado de rochas coletadas no deserto de Mojave, os pesquisadores de Villanova aumentaram seu solo modelo com fazendas de minhocas, devido à capacidade dos animais de liberar nitrogênio da matéria orgânica morta por meio de escavações e alimentação.

O projeto Red Thumbs ganhou as manchetes em 2018, quando a mídia internacional ficou animada com a perspectiva da cerveja marciana , depois que Guinan e a equipe de Eglin conseguiram produzir cevada e lúpulo com sucesso.

Toda a salada que você quiser, mas sem batatas fritas

Alguns anos depois, Guinan e Eglin adicionaram tomates, alho, espinafre, manjericão, couve, alface, rúcula, cebola e rabanete às suas estufas. A qualidade das colheitas tem variado, mas o principal entre os sucessos foi a couve, que na verdade cresceu melhor no simulador de solo marciano do que nos solos locais.

Outras safras tiveram dificuldades, como a tão necessária e calórica batata. Acontece que as batatas preferem um solo mais solto e não compactado e não cresceram porque os solos simuladores se tornaram pesados ​​e impenetráveis ​​quando regados, o que fez com que as batatas sufocassem.

Eglin acredita que a chave para o sucesso pode ser cultivar safras de menor rendimento que possam desfrutar de mais ecossistemas naturais do que uma configuração de uma única espécie permitiria. Mesmo na Terra, as monoculturas agrícolas muitas vezes sofrem com o tempo, pois os nutrientes essenciais para aquela planta que está sendo cultivada se esgotam progressivamente e não são substituídos após cada colheita.

Para neutralizar esse efeito, os agricultores freqüentemente introduzem espécies secundárias na mesma área de cultivo. Eles não competiriam com a cultura principal, porque seus sistemas de raízes são mais rasos, mas ainda assim ofereceriam fixação adicional de nitrogênio para melhorar a fertilidade do solo. Eglin agora está planejando testar isso cultivando soja, que pode ser uma fonte vital de proteína, e milho junto com a erva-benta, uma verdura folhosa famosa por seu uso no ensopado caribenho callaloo.

Mas por muito sucesso que estes projetos tenham, devemos lembrar que os solos simuladores têm limitações muito reais, explica Christel Paille da ESA . Ela está envolvida no programa Micro-Ecological Life Support System Alternative (MELiSSA), que está explorando uma gama de tecnologias para uso em missões tripuladas de longa distância, como biorreatores bacterianos que reciclam resíduos de astronautas no ar, água e alimentos.

Enquanto MELiSSA forneceu suporte para Wamelink, Paille aponta que qualquer sucesso dos solos modelo deve levar em conta o fato de que eles são baseados em amostragem geográfica limitada.

“É uma linha de base, mas provavelmente não é algo que possamos generalizar para qualquer local da superfície de Marte. Sempre somos muito cautelosos com um material simulador. É muito difícil em um único simulador capturar todas as características [da superfície marciana] ”, diz ela.

Talvez a única maneira de contornar isso seja coletar uma amostra da superfície de Marte e devolvê-la à Terra. Em 30 de julho, o Perseverance Rover da NASA foi lançado do Cabo Canaveral, na Flórida, com a visão voltada para os antigos depósitos do delta do rio na cratera Jezero de Marte. Se tudo correr conforme o planejado, em fevereiro próximo, o veículo espacial se encontrará no que é considerado uma das terras mais férteis do Planeta Vermelho.

Graças ao seu sistema de energia baseado em plutônio, o rover deve ser capaz de passar até uma década analisando a superfície de Marte. Enquanto as missões anteriores procuraram por sinais de condições habitáveis ​​que existiam no passado, o Perseverance pretende dar um passo adiante, procurando por sinais de vida microbiana passada.

Além disso, e crucialmente para aqueles com esperança de cultivar alimentos em Marte, o rover irá coletar amostras de rochas e solo, e armazená-los em preparação para uma futura missão robótica potencial para devolvê-los à Terra para análise. Até então, os solos de simulação são tudo o que temos para trabalhar.

Ainda há muito a ser aprendido nesse ínterim. Por exemplo, em vez de se comprometer com espécies individuais, o programa MELiSSA de Paille prefere avaliar as plantas dentro de um ecossistema autônomo de suporte à vida.

Aqui, os benefícios da biomassa comestível, produção de oxigênio e até mesmo tratamento de água são comparados aos recursos para cultivar cada planta e gerenciar seus resíduos. Mas prever o desempenho da safra em Marte exigirá uma compreensão mais fundamental da biologia vegetal.

“Trata-se de descer à escala molecular”, diz Paille. “Precisamos caracterizar o que está acontecendo no subsolo, como na respiração das raízes. Como gases como o oxigênio são absorvidos e fornecidos à raiz. E como o dióxido de carbono produzido realmente se difunde? ”

Barreiras ao crescimento

Mesmo que um simulador adequado seja desenvolvido, ainda existem outros desafios a serem superados. Marte está localizado em uma órbita que fica cerca de 70 milhões de quilômetros mais distante do Sol do que a Terra. Como resultado, a luz solar fornece apenas 43% da energia, deixando as temperaturas médias em torno de -60 ° C. Também por causa da inclinação do planeta e da órbita altamente elíptica, as variações sazonais são extremas.

Outro obstáculo é a atmosfera marciana, que é muito mais fina que a da Terra e carente de nitrogênio vital para o crescimento das plantas. Em vez disso, é dominado por dióxido de carbono, que é vital para a fotossíntese, mas em concentrações tão baixas que qualquer planta que cresça na superfície terá dificuldade em se aproveitar o suficiente para estimular o crescimento.

A fina atmosfera também expõe o solo marciano à radiação cósmica. Isso cria um ambiente hostil para qualquer microorganismo que você introduza para reciclar nutrientes de matéria vegetal morta.

Além disso, Jennifer Wadsworth, do UK Centre for Astrobiology, demonstrou que a radiação solar pode ativar compostos de cloro em solo marciano, transformando-os em sais perclorato tóxicos. Eles são venenosos se comidos e podem levar ao hipotireoidismo, que bloqueia a liberação de hormônios reguladores do metabolismo. Metais pesados ​​venenosos como cádmio, mercúrio e ferro encontrados no solo também apresentam seus próprios desafios.

“Tudo o que é venenoso para as pessoas que você pode pensar em termos de metais pesados ​​está nesses solos”, diz Wamelink. “Para as plantas não é um problema porque elas vão armazenar em algum lugar. Mas se comermos essas plantas, então pode ser [um problema para nós]. ”

Outra opção podem ser as técnicas sem solo já usadas na Terra. A aeroponia vê as plantas suspensas no ar enquanto suas raízes são borrifadas com uma névoa de nutrientes. Como alternativa, a hidroponia mergulha as raízes em um líquido nutritivo.

Essas abordagens podem produzir safras maiores e de crescimento mais rápido e já foram usadas para cultivar alface com sucesso na Estação Espacial Internacional (ISS). Na verdade, os astronautas ficaram tão satisfeitos com a colheita, diz Wamelink, que os cientistas em casa ficaram desapontados com a quantidade de amostras de alface devolvidas para análise depois que muita comida foi comida.

Déficit calórico

Apesar da popularidade da alface ISS, a agricultura aérea ou aquática por si só pode não ser suficiente para sustentar os astronautas em viagens de longa distância a Marte, mais uma vez, graças ao problema do cultivo de batatas.

“É muito difícil cultivar batatas na hidrocultura, e comer apenas alface e tomate não é suficiente, porque você precisa de calorias”, diz Wamelink. “As batatas crescem muito melhor nos solos, onde você terá muita colheita por metro cúbico e a matéria orgânica que você não come pode ser reciclada.”

Quer seja cultivado em solo, água ou ar enevoado, o alimento provavelmente desempenhará muito mais do que um simples papel nutricional em qualquer posto avançado marciano. Sentar para uma refeição adequada seria inestimável para a saúde mental e o conforto de qualquer astronauta pioneiro que vivesse a milhões de quilômetros de casa. Quem sabe, talvez pão de centeio e espuma de rabanete entrem no cardápio afinal.

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