Hva vil mennesker spise på Mars etter at de koloniserer den røde planeten?

Forberedelser er allerede på vei for oppdrag som vil lande mennesker på Mars i et tiår eller så. Men hva vil folk spise hvis disse oppdragene til slutt fører til permanent kolonisering av den røde planeten?

Når (hvis) mennesker gjør det til Mars, vil en stor utfordring for enhver koloni være å skape en stabil matforsyning. De enorme kostnadene ved å starte og resupplisere ressurser fra Jorden vil gjøre det upraktisk.

Mennesker på Mars må flytte fra full avhengighet av frakt, og oppnå et høyt nivå av selvforsynt og bærekraftig landbruk.

Les mer: Oppdaget: en stor flytende vannsjø under den sørlige polen av Mars

Nylig oppdagelse av flytende vann på Mars - som legger til ny informasjon om spørsmålet om hvorvidt vi finner livet på planeten - øker muligheten for å bruke slike forsyninger for å dyrke mat.

Men vann er bare en av mange ting vi trenger hvis vi skal vokse nok mat på Mars.

Hva slags mat?

Tidligere arbeid har antydet bruken av mikrober som matkilde på Mars. Bruken av hydroponiske drivhuse og kontrollerte miljøsystemer, som ligner en som testes ombord på den internasjonale romstasjonen for å dyrke avlinger, er et annet alternativ.

Denne måneden, i journalen gener, gir vi et nytt perspektiv basert på bruk av avansert syntetisk biologi for å forbedre potensiell ytelse av plantelivet på Mars.

Syntetisk biologi er et raskt voksende felt. Den kombinerer prinsipper fra ingeniørfag, DNA-vitenskap og datavitenskap (blant mange andre disipliner) for å gi nye og forbedrede funksjoner til levende organismer.

Ikke bare kan vi lese DNA, men vi kan også designe biologiske systemer, teste dem og til og med konstruere hele organismer. Gjær er bare ett eksempel på en industriell arbeidshestemikro, hvis hele genom er for tiden blitt re-engineert av et internasjonalt konsortium.

Teknologien har utviklet seg så langt at presisjonsgenetikk og automatisering nå kan slås sammen til automatiserte roboter, kjent som biofoundries.

Disse biofoundries kan teste millioner av DNA-konstruksjoner parallelt for å finne organismer med de egenskapene vi leter etter.

Mars: Earth-Like, men ikke jorden

Selv om Mars er den mest jordlignende av våre nærliggende planeter, varierer Mars og Jorden på mange måter.

Les mer: Kjære dagbok: Solen satte aldri på den arktiske Mars-simuleringen

Gravitasjonen på Mars er rundt en tredjedel av den på jorden. Mars mottar omtrent halvparten av sollyset vi får på jorden, men mye høyere nivåer av skadelige ultraviolette (UV) og kosmiske stråler. Overflatetemperaturen til Mars er ca. -60 grader Celsius, og den har en tynn atmosfære som hovedsakelig er laget av karbondioksid.

I motsetning til jordens jord, som er fuktig og rik på næringsstoffer og mikroorganismer som støtter plantevekst, er Mars dekket av regolith. Dette er et tørt materiale som inneholder perkloratkjemikalier som er giftige for mennesker.

Også - til tross for den nyeste undersjøisk innsjøfunnet - finnes vann på Mars for det meste i form av is, og det lave atmosfæriske trykket på planeten gjør at flytende vann kokes rundt 5 grader Celsius.

Planter på jorden har utviklet seg i hundrevis av millioner år og er tilpasset jordiske forhold, men de vil ikke vokse godt på Mars.

Dette innebærer at betydelige ressurser som vil være knappe og uvurderlige for mennesker på Mars, som flytende vann og energi, må tildeles for å oppnå et effektivt oppdrett ved kunstig å skape optimale vekstforhold.

Tilpasse planter til Mars

Et mer rasjonelt alternativ er å bruke syntetisk biologi for å utvikle avlinger spesielt for Mars. Denne formidable utfordringen kan løses og spores ved å bygge en plantefokusert Mars Biofoundry.

Et slikt automatisert anlegg vil være i stand til å fremskynde prosjektering av biologiske konstruksjoner og testing av deres ytelse under simulerte martianske forhold.

Med tilstrekkelig finansiering og aktivt internasjonalt samarbeid, kunne et slikt avansert anlegg forbedre mange av egenskapene som kreves for å gjøre avlinger trives på Mars innen et tiår.

Dette inkluderer forbedring av fotosyntese og fotoproteksjon (for å beskytte planter mot sollys og UV-stråler), så vel som tørke og kaldtoleranse i planter, og tekniske høyytelsesfunksjonelle avlinger. Vi må også modifisere mikrober for å avgifte og forbedre jordens kvalitet i Mars.

Dette er alle utfordringer som ligger innenfor evnen til moderne syntetisk biologi.

Fordeler for jorden

Å utvikle neste generasjon avlinger som kreves for å opprettholde mennesker på Mars, vil også ha store fordeler for mennesker på jorden.

Les mer: Før vi koloniserer Mars, la oss se på våre problemer på jorden

Den voksende globale befolkningen øker etterspørselen etter mat. For å møte denne etterspørselen må vi øke landbruksproduktiviteten, men vi må gjøre det uten å påvirke vårt miljø negativt.

Den beste måten å nå disse målene på er å forbedre avlingene som allerede er mye brukt. Etablering av anlegg som for eksempel den foreslåtte Mars Biofoundry vil gi stor nytte til turnaroundtiden for planteforskning med implikasjoner for mattrygghet og miljøvern.

Så til slutt vil den viktigste mottakeren av innsats for å utvikle avlinger for Mars være jord.

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på The Conversation av Briardo Llorente. Les den opprinnelige artikkelen her.