Con người sẽ ăn gì trên sao Hỏa sau khi họ xâm chiếm hành tinh đỏ?

Việc chuẩn bị đã được tiến hành cho các nhiệm vụ sẽ đưa con người lên Sao Hỏa trong một thập kỷ hoặc lâu hơn. Nhưng mọi người sẽ ăn gì nếu những nhiệm vụ này cuối cùng dẫn đến sự xâm chiếm vĩnh viễn của hành tinh đỏ?

Một khi (nếu) con người tiến lên Sao Hỏa, một thách thức lớn đối với bất kỳ thuộc địa nào sẽ là tạo ra nguồn cung cấp thực phẩm ổn định. Chi phí khổng lồ cho việc phóng và cung cấp lại tài nguyên từ Trái đất sẽ khiến điều đó trở nên không thực tế.

Con người trên sao Hỏa sẽ cần phải tránh xa sự phụ thuộc hoàn toàn vào hàng hóa được vận chuyển và đạt được mức độ cao về nông nghiệp tự cung tự cấp và bền vững.

Đọc thêm: Khám phá: một hồ nước lỏng khổng lồ bên dưới cực nam của Sao Hỏa

Phát hiện gần đây về nước lỏng trên sao Hỏa - ​​nơi bổ sung thông tin mới cho câu hỏi liệu chúng ta sẽ tìm thấy sự sống trên hành tinh hay không - làm tăng khả năng sử dụng những vật tư như vậy để giúp trồng thực phẩm.

Nhưng nước chỉ là một trong nhiều thứ chúng ta sẽ cần nếu chúng ta có thể trồng đủ thức ăn trên sao Hỏa.

Những loại thực phẩm?

Công việc trước đây đã đề xuất sử dụng vi khuẩn làm nguồn thực phẩm trên Sao Hỏa. Việc sử dụng nhà kính thủy canh và hệ thống môi trường được kiểm soát, tương tự như việc thử nghiệm trên Trạm vũ trụ quốc tế để trồng trọt, là một lựa chọn khác.

Tháng này, trên tạp chí Gen, chúng tôi cung cấp một viễn cảnh mới dựa trên việc sử dụng sinh học tổng hợp tiên tiến để cải thiện hiệu suất tiềm năng của đời sống thực vật trên Sao Hỏa.

Sinh học tổng hợp là một lĩnh vực phát triển nhanh chóng. Nó kết hợp các nguyên tắc từ kỹ thuật, khoa học DNA và khoa học máy tính (trong số nhiều ngành khác) để truyền đạt các chức năng mới và cải tiến cho các sinh vật sống.

Chúng tôi không chỉ có thể đọc DNA mà còn có thể thiết kế các hệ thống sinh học, kiểm tra chúng và thậm chí là kỹ sư toàn bộ sinh vật. Nấm men chỉ là một ví dụ về một loại vi khuẩn công nghiệp có toàn bộ bộ gen hiện đang được tái thiết kế bởi một tập đoàn quốc tế.

Công nghệ đã phát triển cho đến nay, kỹ thuật di truyền chính xác và tự động hóa giờ đây có thể được sáp nhập vào các cơ sở robot tự động, được gọi là biofoundries.

Các màng sinh học này có thể kiểm tra song song hàng triệu thiết kế DNA để tìm ra các sinh vật có phẩm chất mà chúng ta đang tìm kiếm.

Sao Hỏa: Giống như Trái đất nhưng không phải Trái đất

Mặc dù Sao Hỏa giống Trái đất nhất trong số các hành tinh lân cận của chúng ta, Sao Hỏa và Trái Đất khác nhau theo nhiều cách.

Đọc thêm: Nhật ký thân yêu: mặt trời không bao giờ lặn trên mô phỏng sao Bắc cực

Trọng lực trên Sao Hỏa là khoảng một phần ba so với Trái đất. Sao Hỏa nhận được khoảng một nửa ánh sáng mặt trời chúng ta nhận được trên Trái đất, nhưng mức độ tia cực tím (UV) và tia vũ trụ có hại cao hơn nhiều. Nhiệt độ bề mặt của Sao Hỏa khoảng -60 độ C, và nó có bầu khí quyển mỏng chủ yếu được làm từ carbon dioxide.

Không giống như đất Trái Đất, nơi ẩm ướt và giàu chất dinh dưỡng và vi sinh vật hỗ trợ sự phát triển của thực vật, Sao Hỏa được bao phủ bằng đá regolith. Đây là một vật liệu khô cằn có chứa hóa chất perchlorate gây độc cho con người.

Ngoài ra - mặc dù tìm thấy hồ dưới mặt đất mới nhất - nước trên sao Hỏa hầu hết tồn tại dưới dạng băng và áp suất khí quyển thấp của hành tinh khiến nước lỏng sôi ở nhiệt độ khoảng 5 độ C.

Thực vật trên Trái đất đã phát triển hàng trăm triệu năm và thích nghi với điều kiện trên mặt đất, nhưng chúng sẽ không phát triển tốt trên Sao Hỏa.

Điều này có nghĩa là các nguồn tài nguyên đáng kể sẽ khan hiếm và vô giá đối với con người trên Sao Hỏa, như nước và năng lượng, sẽ cần được phân bổ để đạt được hiệu quả canh tác bằng cách tạo ra điều kiện tăng trưởng thực vật tối ưu.

Cây thích nghi với sao Hỏa

Một cách khác hợp lý hơn là sử dụng sinh học tổng hợp để phát triển cây trồng đặc biệt cho Sao Hỏa. Thách thức ghê gớm này có thể được giải quyết và theo dõi nhanh bằng cách xây dựng một Mars Biofoundry tập trung vào thực vật.

Một cơ sở tự động như vậy sẽ có khả năng thúc đẩy kỹ thuật thiết kế sinh học và thử nghiệm hiệu suất của chúng trong điều kiện sao Hỏa mô phỏng.

Với sự tài trợ đầy đủ và sự hợp tác quốc tế tích cực, một cơ sở tiên tiến như vậy có thể cải thiện nhiều đặc điểm cần thiết để làm cho cây trồng phát triển mạnh trên sao Hỏa trong vòng một thập kỷ.

Điều này bao gồm cải thiện quang hợp và bảo vệ quang điện (để giúp bảo vệ cây khỏi ánh sáng mặt trời và tia UV), cũng như chịu hạn và lạnh ở thực vật, và kỹ thuật cây trồng năng suất cao. Chúng ta cũng cần sửa đổi các vi khuẩn để giải độc và cải thiện chất lượng đất của sao Hỏa.

Đây là tất cả những thách thức nằm trong khả năng của sinh học tổng hợp hiện đại.

Lợi ích cho trái đất

Phát triển thế hệ tiếp theo của cây trồng cần thiết để duy trì con người trên sao Hỏa cũng sẽ mang lại lợi ích lớn cho con người trên Trái đất.

Đọc thêm: Trước khi chúng ta xâm chiếm sao Hỏa, hãy cùng tìm hiểu các vấn đề của chúng ta trên Trái đất

Dân số toàn cầu ngày càng tăng đang làm tăng nhu cầu về thực phẩm. Để đáp ứng nhu cầu này, chúng ta phải tăng năng suất nông nghiệp, nhưng chúng ta phải làm như vậy mà không ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường của chúng ta.

Cách tốt nhất để đạt được những mục tiêu này là cải thiện các loại cây trồng đã được sử dụng rộng rãi. Thiết lập các cơ sở như Mars Biofoundry được đề xuất sẽ mang lại lợi ích to lớn cho thời gian quay vòng của nghiên cứu thực vật với ý nghĩa đối với an ninh lương thực và bảo vệ môi trường.

Vì vậy, cuối cùng, người hưởng lợi chính của những nỗ lực phát triển cây trồng cho Sao Hỏa sẽ là Trái Đất.

Bài viết này ban đầu được xuất bản trên Cuộc trò chuyện của Briardo Llorente. Đọc văn bản gôc ở đây.