So hilft die Agrarforschung in der Antarktis Wissenschaftlern beim Anbau von Nahrungsmitteln im Weltraum

Herauszufinden, wie Menschen im Weltraum ernährt werden können, ist ein wichtiger Teil größerer Bemühungen, die Lebensfähigkeit einer langfristigen menschlichen Besiedlung außerirdischer Umgebungen zu demonstrieren. Am 12. Mai 2022 gab ein Team von Wissenschaftlern bekannt, dass sie es getan haben erfolgreich angebaute Pflanzen mit Monderde während der Apollo-Mondmissionen gesammelt. Aber dies ist nicht das erste Mal, dass Wissenschaftler versuchen, Pflanzen in Böden anzubauen, die normalerweise kein Leben unterstützen.

Ich bin ein Historiker der Antarktiswissenschaft. Der Anbau von Pflanzen und Nahrungsmitteln in den äußersten südlichen Ausläufern der Erde ist seit mehr als 120 Jahren ein aktives Forschungsgebiet. Diese Bemühungen haben dazu beigetragen, die vielen Herausforderungen der Landwirtschaft in extremen Umgebungen besser zu verstehen, und führten schließlich zu begrenzten Ergebnissenerfolgreicher Pflanzenanbau in der Antarktis. Und besonders nach den 1960er Jahren begannen Wissenschaftler, diese Forschung explizit als Sprungbrett für die menschliche Besiedlung im Weltraum zu betrachten.

Anbau von Pflanzen in der Antarktis

Die frühesten Bemühungen, Pflanzen in der Antarktis anzubauen, konzentrierten sich hauptsächlich darauf, Entdecker mit Nahrung zu versorgen.

Im Jahr 1902 baute der britische Arzt und Botaniker Reginald Koettlitz als erster Mensch Nahrungsmittel auf antarktischen Böden an. Er sammelte etwas Erde aus dem McMurdo-Sund und verwendete sie, um Senf und Kresse in Kisten unter einem Oberlicht an Bord des Expeditionsschiffs anzubauen. Die Ernte warsofort von Vorteil für die Expedition. Koettlitz produzierte genug, dass während eines Skorbutausbruchs der Gesamte Crew hat das Grün gegessen um ihre Symptome abzuwehren. Dieses frühe Experiment zeigte, dass antarktischer Boden produktiv sein kann und wies auch auf die ernährungsphysiologischen Vorteile frischer Lebensmittel während Polarexpeditionen hin.

Frühe Versuche, Pflanzen direkt in antarktischen Landschaften anzubauen, waren weniger erfolgreich. 1904 schickte der schottische Botaniker Robert Rudmose-Brown Samen von 22 kältetoleranten arktischen Pflanzen auf die kleine, kalte Laurie-Insel, um zu sehen, ob sie wachsen würden. AlleSamen sprießen nicht, was Rudmose-Brown beiden zuschrieb Umweltbedingungen und das Fehlen eines Biologen um ihr Wachstum einzuleiten.

Es gab viele weitere Versuche, nicht heimische Pflanzen in die antarktische Landschaft einzuführen, aber im Allgemeinen, sie haben nicht lange überlebt . Während der Boden selbst einige Pflanzen unterstützen konnte, war die raue Umgebung für den Pflanzenanbau nicht geeignet.

Moderne Techniken und emotionale Vorteile

In den 1940er Jahren hatten viele Nationen damit begonnen, langfristige Forschungsstationen in der Antarktis einzurichten. Da es unmöglich war, Pflanzen im Freien anzubauen, lebten einige Menschen in diesen Stationen. haben es auf sich genommen, Gewächshäuser zu bauen um sowohl Nahrung als auch emotionales Wohlbefinden zu bieten. Aber sie stellten bald fest, dass der antarktische Boden für die meisten Feldfrüchte von zu schlechter Qualität war jenseits von Senf und Kresse, und es normalerweise seine Fruchtbarkeit verloren nach ein oder zwei Jahren. Beginnend in den 1960er Jahren begannen die Menschen, auf die erdlose Methode der Hydroponik umzusteigen, ein System, bei dem man Pflanzen anbaut, deren Wurzeln unter einer Kombination aus künstlichem und natürlichem Licht in chemisch angereichertes Wasser getaucht werden.

Durch den Einsatz hydroponischer Techniken in Gewächshäusern nutzten Pflanzenproduktionsanlagen die antarktische Umgebung überhaupt nicht zum Anbau von Pflanzen. Stattdessen schufen die Menschen künstliche Bedingungen.

Bis 2015 gab es mindestens 43 verschiedene Einrichtungen in der Antarktis, in denen Forscher Pflanzen gezüchtet hatten irgendwann. Während diese Einrichtungen für wissenschaftliche Experimente nützlich waren, schätzten viele Bewohner der Antarktis die Möglichkeit, im Winter frisches Gemüse zu essen, und betrachteten diese Einrichtungen als enormen Segen für ihre psychisches Wohlbefinden. Wie ein Forscher es ausdrückte, sind sie „warm, hell und voller grünem Leben – eine Umgebung, die man im antarktischen Winter vermisst.“

Antarktis als Analogon zum Weltraum

Als die permanente menschliche Besetzung der Antarktis Mitte des 20. Jahrhunderts zunahm, begann die Menschheit auch ihren Vorstoß in den Weltraum – und insbesondere zum Mond. Ab den 1960er Jahren begannen Wissenschaftler, die für Organisationen wie die NASA arbeiteten, an die feindlich , extrem und außerirdische Antarktis als ein praktisches Analogon für die Weltraumforschung, wo Nationen könntenTestraumtechnologien und -protokolle, einschließlich Pflanzenproduktion . Dieses Interesse hielt bis zum Ende des 20. Jahrhunderts an, aber erst in den 2000er Jahren wurde der Weltraum zu einem Hauptziel einiger antarktischer Agrarforschung.

Im Jahr 2004 haben die National Science Foundation und das Controlled Environment Agriculture Center der University of Arizona zusammengearbeitet, um die South Pole Food Growth Chamber zu bauen. Das Projekt wurde entwickelt, um die Idee der Landwirtschaft in kontrollierter Umgebung zu testen – ein Mittel zur Maximierung des Pflanzenwachstums bei gleichzeitiger MinimierungRessourcenverbrauch. Nach Angaben ihrer Architekten ahmte die Anlage die Bedingungen einer Mondbasis genau nach und bot „ ein Analogon auf der Erde für einige der Probleme, die auftreten werden wenn die Lebensmittelproduktion in Weltraumwohnungen verlagert wird.“ Diese Einrichtung versorgt die Südpolstation weiterhin mit zusätzlicher Nahrung.

Seit dem Bau der South Pole Food Growth Chamber hat die University of Arizona mit der NASA zusammengearbeitet, um eine ähnliche zu bauen. Prototyp Mondgewächshaus.

Pflanzen im Weltraum anbauen

Als die Menschen gegen Ende des 20. Jahrhunderts begannen, längere Zeit im Weltraum zu verbringen, begannen die Astronauten, die Lehren aus einem Jahrhundert des Pflanzenanbaus in der Antarktis zu nutzen.

Im Jahr 2014 installierten NASA-Astronauten das Gemüseproduktionssystem an Bord der Internationalen Raumstation, um das Pflanzenwachstum in der Mikrogravitation zu untersuchen. Im nächsten Jahr ernteten sie eine kleine Salaternte, von der sie einen Teil davon aßenBalsamico-Essig. Genauso wie Antarktiswissenschaftler viele Jahre lang argumentiert hatten, behauptete die NASA, dass der ernährungsphysiologische und psychologische Wert von frischen Produkten „eine Lösung für das Herausforderung von Langzeitmissionen in den Weltraum.“

Die Antarktisforschung spielt bis heute eine wichtige Rolle im Weltraum. 2018 startete Deutschland in der Antarktis ein Projekt namens EDEN ISS, das sich auf Pflanzenanbautechnologien und ihre Anwendungen im Weltraum in einem halbgeschlossenen System. Die Pflanzen wachsen in der Luft, während Vernebler chemisch angereichertes Wasser auf ihre Wurzeln sprühen. Im ersten Jahr konnte EDEN ISS genügend frisches Gemüse produzieren ein Drittel der Nahrung für eine sechsköpfige Besatzung.

Wie in der Geschichte der Antarktis steht die Frage, wie man Pflanzen anbaut, im Mittelpunkt jeder Diskussion über mögliche menschliche Siedlungen auf dem Mond oder Mars. Die Menschen gaben schließlich ihre Bemühungen auf, die raue antarktische Landschaft für die Nahrungsmittelproduktion zu kultivieren, und wandten sich künstlichen Technologien und Umgebungen zuAber nach über einem Jahrhundert der Praxis und dem Einsatz modernster Techniken war die in der Antarktis angebaute Nahrung nie in der Lage, viele Menschen lange zu ernähren.Bevor man Menschen zum Mond oder Mars schickt, könnte es ratsam sein, zuerst zu tunbeweisen, dass eine Siedlung inmitten der gefrorenen südlichen Ebenen der Erde alleine überleben kann.

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