Nowy eksperyment wykazał, że ścieki ludzkie w połączeniu z regolitem księżycowym lub marsjańskim mogą dostarczyć składników odżywczych niezbędnych do uprawy roślin na Księżycu i Marsie.
„W placówkach księżycowych i marsjańskich odpady organiczne będą kluczem do wytworzenia zdrowych, produktywnych gleb” – powiedział kierownik badania Harrison Coker z Texas A&M University w badaniu oświadczenie. „Poprzez wietrzenie symulujących gleb z księżyc I Mars w przypadku strumieni odpadów organicznych odkryto, że wiele niezbędnych składników odżywczych dla roślin można pozyskać z minerałów powierzchniowych.”
Jeśli ludzie mają tworzyć stałe bazy na Księżycu lub Marsie, będą musieli się tego nauczyć żyć z ziemi — szczególnie na Marsie, gdzie czas podróży Ziemia jest zbyt duża, a koszty podróży zbyt wysokie, aby polegać na regularnych dostawach, w tym nawozach, z domu.
Niestety ziemia na Księżycu i Marsie nie nadaje się obecnie do uprawy roślin. Naukowcy nazywają ten brud raczej „regolitem”, a nie glebą, ponieważ regolit jest nieorganiczny i chociaż regolit zawiera składniki odżywcze w minerałach, są one zamknięte i w większości niedostępne dla życia w obecnym stanie rzeczy.
Dlatego badacze szukali sposobów na udostępnienie tych składników odżywczych i przekształcenie martwego regolitu w coś bliższego glebie organicznej.
W przeszłości naukowcy przyjmowali różne podejścia do tego problemu, takie jak obróbka cieplna, hydroponika, stosowanie ciekłych soli (znanych jako ciecze jonowe) i elektroodtlenianie, które na Ziemi stosuje się do rozkładania zanieczyszczeń w ściekach. Jednakże, chociaż osiągały one różny poziom powodzenia, wszystkie te metody mają wspólną wadę: wymagają importowania dodatkowych środków chemicznych, energii i technologii oraz ciągłego uzupełniania ich świeżymi składnikami odżywczymi, co powoduje, że są to procesy kosztowne.
Dlatego Coker i jego zespół szukali innego sposobu na stworzenie gleby pod uprawy, wykorzystując zasoby in-situ. Innymi słowy, na Księżycu czy Marsie wszystko byłoby już pod ręką i żaden ze składników procesu nie musiałby być importowany z Ziemi poza początkową technologią.
Składniki to po prostu regolit i ludzkie odpady produkowane przez astronautów. Coker i Julie Howe, również z Texas A&M, połączyli siły z naukowcami z NASA Centrum Kosmiczne Kennedy’ego na Florydzie, gdzie badacze uruchamiają prototyp bioregeneracyjnego systemu podtrzymywania życia (BLiSS) zwanego Organicznym Zgromadzeniem Przetwarzania (OPA).
OPA to seria bioreaktorów i filtrów. Ścieki są wprowadzane jednym końcem, przedostają się przez system i wypływają drugim końcem jako ścieki bogate w składniki odżywcze, po odfiltrowaniu toksyn.
W eksperymentach wykorzystano symulowane ścieki wraz z symulowanymi regolitami, z których jeden przedstawiał Księżyc, a drugi Marsa. Należy stosować symulatory, ponieważ tak naprawdę nie mamy na Ziemi prawdziwego regolitu marsjańskiego, a próbki regolitu księżycowego, które posiadamy, są rzadkie i cenne.
Zespół Cokera połączył ścieki wytwarzane przez OPA z symulowanymi regolitami i umieścił dwa różne roztwory w wytrząsarce na 24 godziny, co spowodowało „wietrzenie” cząstek regolitu.
Odkryli, że mieszaniny powodowały, że księżycowy regolit imitujący regolit desorbował (tj. uwalniał) znaczne ilości siarki, a także wapnia i magnezu. Marsjański symulator również je wyprodukował, a także sód. Te składniki odżywcze są następnie dostępne dla roślin, aby mogły się nimi odżywiać i rosnąć.
Ponadto pod mikroskopem można było zobaczyć, że cząstki płynu symulującego uległy zwietrzeniu w wytrząsarce. Cząsteczki symulujące Księżyc miały maleńkie wgłębienia, podczas gdy cząstki symulujące Marsa były pokryte nanocząsteczkami. Ten rodzaj wietrzenia jest znaczącym krokiem w kierunku stania się materiałem bardziej przypominającym glebę.
Rośliny oczywiście potrzebują bardziej zróżnicowanych składników odżywczych niż to, co zostało zdesorbowane w tym eksperymencie; żelazo, cynk i miedź to tylko niektóre z niezbędnych składników odżywczych, których brakowało.
Ponadto technologia BLiSS nie jest jeszcze w pełni wydajna, a stosowane symulatory jedynie w przybliżeniu przypominają prawdziwe – prawdziwy regolit księżycowy i marsjański może reagować inaczej. Dlatego potrzebnych jest więcej eksperymentów w tym kierunku.
Jednak badań już jest coraz więcej: nowe wyniki są najnowszymi z serii badającej, w jaki sposób można wykorzystać zasoby Księżyca lub Marsa, aby pomóc astronautom tam żyć.
Na przykład w styczniu 2025 r. badacze to ujawnili rośliny rosną lepiej w zapłodnionym regolicie księżycowym, a nie w odmianie marsjańskiej. W eksperymencie wykorzystano Milorganite, markę nawozu wytwarzaną z poddanych obróbce cieplnej drobnoustrojów trawiących ścieki. Regolit marsjański nie wypadł zbyt dobrze w testach, częściowo dlatego, że może być bardzo gęsty i przypominać glinę, co uniemożliwia dotarcie tlenu do korzeni roślin.
Zawiera także regolit marsjański nadchloranktóry jest silnym utleniaczem. Badania przeprowadzone przez naukowców z Indyjska Organizacja Badań Kosmicznych zbadali, w jaki sposób dwie bakterie, Ładunek zarodników pasteurii I Chrookokcydiopsjamogliby wytworzyć ze swoich odpadów środek wiążący, który w połączeniu z gumą guar może sklejać cząsteczki marsjańskiego regolitu, tworząc rodzaj materiału przypominającego cegłę, który można wykorzystać do budowy siedlisk. Jednak toksyczność nadchloranu zmusiła badaczy do podjęcia takich działań znajdź bardziej wytrzymałe odmiany bakterii, aby oprzeć się efektom utleniającym.
Ci sami badacze pokazali również, w jaki sposób Ładunek zarodników pasteurii można by wykorzystać w podobny sposób do stworzenia materiałów przypominających cegły na Księżycu. Wykazali jednak, że spiekanie mieszaniny regolitu w piecu pozwala uzyskać cegły mocniejsze niż bakterie, ale takie cegły są podatne na pękanie w warunkach księżycowych. Więc ich rozwiązanie było skorzystać z Ładunek zarodników pasteurii– materiał ceglany jako uszczelniacz do wypełniania wszelkich pęknięć w spiekanych cegłach księżycowych.
Jeśli mamy mieszkać na Księżycu lub Marsie, nada to zupełnie nowe znaczenie koncepcji życia z lądu i, miejmy nadzieję, ostatecznie sprawi, że nasze pozaziemskie placówki będą tak samowystarczalne, jak to tylko możliwe.
Odkrycia zespołu Cokera opublikowano 7 stycznia w czasopiśmie ACS Chemia Ziemi i Kosmosu.
