Elon Musk hat vielleicht die Besiedlung des Mars im Visier, aber jüngste Experimente, bei denen außerirdischer Boden genutzt wurde, deuten darauf hin, dass es menschlichen Siedlungen auf dem Mond weitaus leichter fallen könnte.
Wissenschaftler haben viele Ideen für den Anbau von Nahrungsmitteln im Weltraum entwickelt. Bei einem geht es zum Beispiel darum, Pflanzen direkt im Wasser anzubauen (sogenannte Hydroponik), bei einem anderen handelt es sich um den Anbau mit vernebelten Nährstoffen aus der Luft (sogenannte Aeroponik). Da beide Optionen jedoch teuer sind, erforschen einige Wissenschaftler auch eine traditionellere Methode zur Ernährung zukünftiger Astronauten – den Anbau von Pflanzen direkt auf Mond- und Marsboden.
Während der Apollo-Missionen entnommene Bodenproben vom Mond waren mit Feuchtigkeit verunreinigt, und das Sammeln neuer Proben wäre zu kostspielig. Daher begnügten sich die Wissenschaftler für die Mondexperimente mit künstlichem Boden, der vom Exolith Lab rekonstruiert wurde und auf während der Apollo-Mission entnommenen Proben basierte 16-Mission im Jahr 1972. Rekonstruierte Marsproben (Menschen müssen immer noch echte Marsproben vom Roten Planeten zurückbringen) basierten auf Daten, die vom Curiosity Rover gesammelt wurden, der derzeit durch die Marslandschaft streift. (Der Begriff „Boden“ wird in diesem Fall nur bedingt verwendet, da der Mond-„Boden“ oder genauer „Regolith“ sowie der Mars-Regolith sich erheblich von dem unterscheiden, was wir auf der Erde traditionell als „Boden“ bezeichnen.)
„Das Interessante ist, dass die Mondpflanzen besser wuchsen als die Marspflanzen“, sagte Laura Lee, eine wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Northern Arizona University, die das Forschungsplakat auf der American Geophysical Union 2024 vorstellte, im Gespräch mit Space.com. „Wir hatten gedacht, dass es umgekehrt sein würde.“
Der Boden auf dem Mars ist voller Stickstoff, einem lebenswichtigen Bestandteil für das Leben auf dem Planeten, was die Hoffnung weckt, dass er gastfreundlicher sein könnte, als es den Anschein hat – aber der Marsboden ist auch dicht und lehmartig, stellten die Forscher fest, was die verfügbare Sauerstoffmenge einschränkt Pflanzenwurzeln.
Das Wissenschaftsteam versuchte, die Pflanzen mit Milorganite anzubauen, einer Düngemittelmarke, die aus wärmebehandelten Mikroben hergestellt wird, die Abwasser verdauen, und das als guter Kandidat für die Produktion von Pflanzen in Weltraumsiedlungen galt. Die Abfallentsorgung wäre für jede Siedlung außerhalb des Planeten ein Problem, und Forscher haben sich schon lange gefragt, ob das Abwasser von Astronauten zur Düngung von Feldfrüchten und zur Aufrechterhaltung der Landwirtschaft verwendet werden könnte, ohne Düngemittel von der Erde zu importieren – und so zwei potenzielle Probleme gleichzeitig zu lösen.
Obwohl die Studie noch nicht veröffentlicht wurde, deuten vorläufige Ergebnisse darauf hin, dass das Recycling von Abfällen von Menschen auf dem Mond und dem Mars möglicherweise keine einfache Lösung ist. Marsmais, der mit abwasserverdauenden Bakterien angebaut wurde, hatte eine Überlebensrate von 33,3 %, während Mais, der mit reinem Stickstoffdünger angebaut wurde – der auf der Erde häufiger für den Anbau verwendet wird – eine Überlebensrate von 58,8 % aufwies, was darauf hindeutet, dass möglicherweise Dünger importiert werden muss um die geringen Erträge auszugleichen, wenn wir den Weg der menschlichen Abwasserdüngung gehen.
Die Forscher testen nun Brokkoli, Kürbis, Bohnen und Luzerne mit unterschiedlichen Mischungen aus Regolith und Dünger in beiden Bodentypen, um zu sehen, ob diese Pflanzen besser reagieren als der Mais. Luzerne reagierte sowohl auf Mond- als auch auf Marsboden positiv – und es gibt Hinweise darauf, dass sie künftig auch als Düngemittel für Weltraumpflanzen verwendet werden könnte. Die Wissenschaftler müssen noch Kartoffeln testen, die vor allem den Protagonisten des Science-Fiction-Romans und Films „The Martian“ ernährten, der für seine realistische Darstellung eines Astronauten, der gezwungen ist, auf einer Mars-Weltraumbasis zu überleben, indem er seine eigene Nahrung anbaut, von der Kritik gelobt wurde.
Bevor der Mars jedoch autark werden könnte, wären in der Zwischenzeit riesige Mengen importierter Nahrungsmittel erforderlich, so die Autoren eines 2019 im New Journal veröffentlichten Artikels, in dem es um die Entwicklung einer Marssiedlung geht. Und selbst im Erfolgsfall müssten Pflanzen auf dem Roten Planeten neben abgeschotteten menschlichen Siedlungen ohne Atmosphäre angebaut werden, ähnlich wie Pflanzen auf der Internationalen Raumstation angebaut werden.
Mars-Gewächshäuser müssten niedrige Temperaturen, hohe Strahlung und einen völligen Mangel an zersetzter organischer Substanz berücksichtigen, die das Pflanzenwachstum auf der Erde ermöglicht. Der Marsboden ist außerdem voller Perchlorate, einer giftigen Chemikalie, die entfernt werden müsste.
Die AGU-Forschung verdeutlicht die Herausforderungen der Aufrechterhaltung der Landwirtschaft auf dem Mars, selbst im Vergleich zum Mond, dessen Entfernung für den Lebensmitteltransport viel kürzer ist. Die Studie aus dem Jahr 2019 ergab, dass es etwa 100 Jahre dauern würde, bis der Mars sich selbst versorgen würde, während NASA-Studien darauf hindeuten, dass eine Mondbesiedlung diesen Punkt in Jahrzehnten erreichen könnte.
Aber das Leben auf dem Mond bringt auch viele Probleme mit sich. Der Mond hat keine Atmosphäre und ist daher anfällig für den Einschlag kleinerer Asteroiden, die verglühen würden, bevor sie die Oberfläche der meisten Planeten erreichen. Aufgrund seiner schwächeren Schwerkraft setzt sich der durch den Asteroideneinschlag aufgewirbelte Staub nicht ab, schwebt herum und droht, alle Maschinen zu verstopfen, die möglicherweise für das Pflanzenwachstum erforderlich sind. Außerdem müssten die Pflanzen gut vor Sonneneinstrahlung geschützt sein, was auf dem Mars weniger problematisch sei.
Aufgrund der fehlenden Atmosphäre des Mondes ist es unwahrscheinlich, dass Menschen jemals ohne Raumanzüge und schützende bunkerartige Gebäude auf seiner Oberfläche leben könnten, aber beim Mars könnte es anders sein. Das Astera Institute und Pioneer Labs veranstalteten an der AGU einen Workshop zur Machbarkeit der Terraformierung des Mars und untersuchten, wie die Erwärmung der Planetenoberfläche in weniger als einem Jahrhundert menschliche Lebensräume ermöglichen könnte.
Entstehung der globalen Erwärmung auf dem Mars
Der Plan sieht vor, photosynthetische Bakterien zum Mars zu schicken und den Planeten künstlich zu erwärmen, in der Hoffnung, eine sauerstoffreiche Atmosphäre zu schaffen, die das Pflanzenwachstum ermöglicht. Die Wissenschaftler diskutierten Pionierarten – wie Moos, Schimmel und Flechten – die auf den Mars gebracht werden könnten und die Voraussetzungen für die Terraformierung des Planeten schaffen könnten.
„Die globale Erwärmung hat bewiesen, dass Menschen in der Lage sind, das Klima auf dem Planeten zu verändern, und hat die Entwicklung klimatechnischer Technologien vorangetrieben, die kurz vor dem Einsatz auf der Erde stehen“, sagten die Autoren in den Mars Terraforming Workshop Proceedings. Es ist unklar, wie der Mars nach einer solchen Transformation aussehen würde – er könnte beispielsweise seine ikonischen blauen Sonnenuntergänge verlieren.
Im Jahr 1971 schlug der Astronom Carl Sagan vor, die eisbedeckten Seen des Mars in den Polarregionen zu schmelzen, um den Planeten zu erwärmen, was Pflanzen während der saisonalen Eisschmelze, während sich der Planet langsam erwärmt, mit Nährstoffen und Wasser versorgen könnte. Dennoch sind sich die Wissenschaftler nicht einig darüber, ob das Schmelzen des Eises eingeschlossenes Kohlendioxid freisetzen würde, was den Atmosphärendruck erhöhen könnte.
Da der Mars-Regolith nicht wie Erde verklumpt, besteht auch die Gefahr, dass das schmelzende Eis abfließen und Grundwasserleiter bilden könnte, die nicht viele für den Menschen wünschenswerte oberirdische Pflanzenleben ermöglichen würden.
Die Erwärmung des Mars könnte etwa 1 Milliarde US-Dollar pro Jahr kosten, was den Forschern zufolge den Roten Planeten jährlich um ein Grad Celsius erwärmen könnte – mit dem Ziel, etwa 30 °C zu erreichen, um ein angenehmes Pflanzenwachstum zu ermöglichen. Dennoch sagten die Wissenschaftler, dass der Plan billiger sei als alle bestehenden Alternativen.
Das Dokument bewertete andere Ideen für die Terraformierung des Mars, wie die Verwendung von Sonnenreflektoren zur Erwärmung des Planeten oder die Erwärmung des Planeten mit Atomsprengköpfen, eine Idee, die erfordern würde, „alle zwei Minuten das Äquivalent des gesamten US-Arsenals zur Explosion zu bringen, um einen warmen Mars aufrechtzuerhalten“, was die Schreiben mit dem Titel „nicht notwendig“.
Das Ausmaß, in dem Leben auf dem Mars existiert oder existierte, was durch die begrenzten Beweise für versteinerte Bakterien nahegelegt wird, würde als Leitfaden dafür dienen, wie Menschen die Biosphäre des Mars beeinflussen sollten, sagten die Wissenschaftler. Vereinfacht gesagt könnte das Auftauen des Eises auf dem Mars das Leben, das dort einst existierte, reaktivieren.
„Die Frage, ob der Mars noch existierendes Leben beherbergt, bleibt eine der faszinierendsten, aber ungelösten Fragen in der Astrobiologie“, sagten die Wissenschaftler. Aber wir werden vielleicht nie die Antwort finden, schlussfolgerten sie, denn „es ist unmöglich zu beweisen, dass etwas nicht existiert.“
