ينمو الطعام بشكل أفضل على القمر منه على المريخ

قد يكون إيلون ماسك مُصمّمًا على استيطان المريخ، لكن التجارب الحديثة التي استخدمت تربةً من خارج كوكب الأرض تُشير إلى أن المستوطنات البشرية قد تكون أسهل بكثير على القمر. وقد طرح العلماء العديد من الأفكار لزراعة الغذاء في الفضاء الخارجي. إحداها تتعلق بزراعة النباتات مباشرةً في الماء (وتُسمى الزراعة المائية)، على سبيل المثال، وأخرى بزراعتها باستخدام مُغذّيات مُبخّرة من الهواء (وتُسمى الزراعة الهوائية). لكن كلا الخيارين مُكلفان، لذا يستكشف بعض العلماء أيضًا طريقةً أكثر تقليديةً لتغذية رواد الفضاء المُستقبليين - زراعة المحاصيل مباشرةً في تربة القمر والمريخ. تلوثت عينات تربة القمر المأخوذة خلال مهمات أبولو بالرطوبة، وكان جمع عينات جديدة مكلفًا للغاية، لذلك اكتفى العلماء في تجاربهم على القمر بتربة اصطناعية أعاد مختبر إكسوليث بناءها، استنادًا إلى عينات مأخوذة خلال مهمة أبولو 16 عام 1972. أما عينات المريخ المعاد بناؤها (لم يُرسل البشر بعد أي عينات حقيقية من المريخ من الكوكب الأحمر) فقد استندت إلى بيانات جمعتها مركبة كيوريوسيتي روفر، التي تجوب حاليًا سطح المريخ. (يُستخدم مصطلح "تربة" هنا بشكل فضفاض لأن "تربة" القمر، أو بالأحرى "الريجوليث"، وكذلك الريجوليث المريخي يختلفان اختلافًا كبيرًا عما نسميه تقليديًا "تربة" على الأرض).

تحديات الزراعة على تربة القمر والمريخ

صرحت لورا لي، مساعدة باحثة في جامعة شمال أريزونا، والتي قدمت ملصق البحث في مؤتمر الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي لعام 2024، لموقع Space.com: "الأمر المثير للاهتمام هو أن المحاصيل القمرية نمت بشكل أفضل من تلك المريخية". وأضافت: "كنا نعتقد أن العكس هو الصحيح". تربة المريخ غنية بالنيتروجين، وهو عنصر حيوي لحياة النبات، مما يعزز الآمال بأنها قد تكون أكثر ملاءمة للنمو مما تبدو عليه - لكن الباحثين أدركوا أن تربة المريخ كثيفة وشبيهة بالطين، مما يحد من كمية الأكسجين المتاحة لجذور النباتات. حاول الفريق العلمي زراعة المحاصيل باستخدام ميلورجانيت، وهو نوع من الأسمدة مصنوع من ميكروبات معالجة حرارياً تهضم مياه الصرف الصحي، والذي كان يُعتقد أنه مرشح جيد لإنتاج المحاصيل في المستوطنات الفضائية. سيُشكّل التخلص من النفايات مشكلةً لأيّ مستوطنة خارج كوكب الأرض، ولطالما تساءل الباحثون عمّا إذا كان من الممكن استخدام مياه الصرف الصحي من رواد الفضاء لتخصيب المحاصيل واستدامة الزراعة دون الحاجة إلى استيراد الأسمدة من الأرض، مما يُحلّ مشكلتين مُحتملتين في آنٍ واحد. ولكن على الرغم من عدم نشر الدراسة بعد، تُشير النتائج الأولية إلى أنّ إعادة تدوير نفايات البشر على القمر والمريخ قد لا يكون حلاًّ مباشراً. بلغ معدل بقاء الذرة المريخية المزروعة ببكتيريا هاضمة لمياه الصرف الصحي 33.3%، بينما بلغ معدل بقاء الذرة المزروعة بسماد النيتروجين النقي - وهو الأكثر استخداماً للمحاصيل على الأرض - 58.8%، مما يُشير إلى أنّ الأسمدة قد تحتاج إلى الاستيراد لتعويض انخفاض الغلة إذا ما اعتمدنا على التسميد بمياه الصرف الصحي البشرية.

إعادة تأهيل المريخ: رؤية للمستقبل

يختبر الباحثون حاليًا البروكلي والقرع والفاصوليا والبرسيم الحجازي مع خلطات مختلفة من الريجوليث والأسمدة في كلا نوعي التربة لمعرفة ما إذا كانت هذه النباتات تستجيب بشكل أفضل من الذرة. استجاب البرسيم الحجازي بشكل إيجابي لكل من تربة القمر والمريخ، وهناك بعض الأدلة على إمكانية استخدامه أيضًا كسماد مستقبلي لمحاصيل الفضاء الخارجي. لم يختبر العلماء بعد البطاطس، التي غذّت بشكل خاص بطل رواية الخيال العلمي وفيلم "المريخي"، الذي نال إشادة النقاد لتصويره الواقعي لرائد فضاء يُجبر على البقاء على قيد الحياة بزراعة طعامه بنفسه في قاعدة فضائية مريخية. ولكن قبل أن يصبح المريخ مكتفيًا ذاتيًا، ستكون هناك حاجة إلى كميات هائلة من الغذاء المستورد في هذه الأثناء، وفقًا لمؤلفي ورقة بحثية نُشرت عام 2019 في مجلة "نيو جورنال" تناقش تطوير مستوطنة مريخية. وحتى لو نجحت هذه الفكرة، فإن المحاصيل على الكوكب الأحمر سوف يتعين زراعتها إلى جانب المستوطنات البشرية المغلقة التي لا تحتوي على غلاف جوي، على غرار الطريقة التي تزرع بها النباتات على محطة الفضاء الدولية.

المريخ ضد القمر: سباقٌ ضد التحديات

يتعين على الدفيئات المريخية مراعاة انخفاض درجات الحرارة، وارتفاع الإشعاع، والنقص التام في المواد العضوية المتحللة التي تُمكّن نمو النباتات على الأرض. كما أن تربة المريخ مليئة بالبيركلورات، وهي مادة كيميائية سامة يجب إزالتها. يُبرز بحث الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي تحديات استدامة الزراعة على المريخ حتى عند مقارنته بالقمر، الذي يُعدّ الأخير أقصر بكثير في نقل الغذاء. وجدت دراسة عام 2019 أن المريخ سيستغرق حوالي 100 عام ليصبح مكتفيًا ذاتيًا، بينما تشير دراسات ناسا إلى أن أي مستوطنة قمرية قد تصل إلى هذه المرحلة في غضون عقود. لكن الحياة على القمر تأتي مع العديد من المشاكل أيضًا. فالقمر لا يمتلك غلافًا جويًا، مما يجعله عرضة لتأثير الكويكبات الأصغر حجمًا التي قد تحترق قبل وصولها إلى سطح معظم الكواكب. وبسبب ضعف جاذبيته، لا يستقر الغبار الناتج عن اصطدامات الكويكبات، بل يطفو في الجو ويهدد بعرقلة أي آليات قد تكون ضرورية لمساعدة النباتات على النمو. يجب أيضًا حماية المحاصيل جيدًا من الإشعاع الشمسي، وهي مشكلة أقل خطورة على المريخ. إن افتقار القمر للغلاف الجوي يجعل من غير المرجح أن يتمكن البشر من العيش على سطحه بدون بدلات فضاء ومبانٍ واقية تشبه المخابئ، لكن المريخ قد يكون مختلفًا. نظّم معهد أستيرا ومختبرات بايونير ورشة عمل في جامعة الجيوفيزياء الأمريكية حول جدوى تحويل المريخ إلى بيئة صالحة للعيش، وبحثوا في كيفية تمكين ارتفاع درجة حرارة سطح الكوكب من إيجاد موائل بشرية في أقل من قرن. تتضمن الخطة إرسال بكتيريا ضوئية إلى المريخ وتسخينه صناعيًا على أمل خلق غلاف جوي غني بالأكسجين لتمكين نمو النباتات. ناقش العلماء الأنواع الرائدة - مثل الطحالب والعفن والأشنات - التي يمكن إدخالها إلى المريخ وتمهيد الطريق لتحويل الكوكب إلى بيئة صالحة للعيش.