Giftige Marsgrond kan mogelijk een microbiële make-over krijgen voor toekomstige landbouw

Mars, dat ooit stromende rivieren en een dikke atmosfeer had, biedt nu een behoorlijk barre omgeving voor eventuele kolonisatieplannen. Door de kleinere omvang van de planeet koelde zijn kern snel af, waardoor Mars zijn magnetische veld en het grootste deel van zijn atmosfeer verloor. Wat achterblijft is een droge, dorre plek vol giftige perchloraten, waardoor landbouw op Mars een echte hoofdpijn wordt.

NASA's Artemis-programma werkt aan het opzetten van een menselijke aanwezigheid op Mars die niet afhankelijk is van de aarde, en Elon Musk van SpaceX heeft zijn zinnen gezet op het bouwen van een stad van een miljoen mensen daar in de komende twintig jaar. Maar er staat een groot probleem in de weg: die vervelende perchloraten die over de hele Marsbodem verspreid zijn.

Perchloraten zijn giftige zouten die bestaan uit chloor en zuurstof, en ze komen op Mars voor in concentraties die 1.000.000 keer hoger zijn dan op aarde. Deze verontreiniging betekent dat het Martiaanse regoliet - het losse materiaal dat het oppervlak bedekt, zoals zand, stof en rotsen - geen planten laat groeien. In tegenstelling tot de aarde, die vol organisch materiaal zit, bevat de aarde van Mars gewoon niet wat planten nodig hebben om goed te gedijen.

Rafael Loureiro, een plantenstressdeskundige van de Winston-Salem State University, wijst erop dat het perchloraatprobleem niet omzeild kan worden als mensen van plan zijn om op Mars landbouw te bedrijven. Natuurlijk kan hydroponie een tijdje kleine bemanningen voeden, maar het is niet praktisch als de bevolking begint te groeien. De enige echte oplossing voor de lange termijn is om de Marsgrond geschikt te maken voor landbouw.

Onderzoekers onderzoeken een aantal manieren om perchloraten uit de Marsgrond te verwijderen:

• Thermische ontbinding: Verwarm de grond tot 750°F, maar dit vereist veel energie - misschien van kernreactoren.
• Wassen: Gebruik tonnen water om de perchloraten af te spoelen, maar aangezien water vrij schaars is op Mars, is deze methode niet ideaal.
• Microbiële sanering: Micro-organismen breken perchloraten af en veranderen de grond in iets waar planten in kunnen groeien.

Microbiële sanering lijkt het meest veelbelovend voor zowel Mars als de aarde. NASA en de National Science Foundation financieren zelfs al onderzoek naar dit idee, in de hoop dat het kan helpen op Mars en beschadigde grond op Aarde kan herstellen.

Anca Delgado, een microbiologe van het Biodesign Institute van de Arizona State University, leidt een team dat zich hierop richt. Haar onderzoek bouwt voort op eerder werk bij het opruimen van giftige chemicaliën op aarde, zoals die worden gebruikt bij chemisch reinigen of het ontvetten van metalen.

Delgado's team werkt aan het kweken van microben die kunnen overleven op perchloraten en deze afbreken tot onschadelijk materiaal. Dit proces verwijdert niet alleen giftige stoffen, maar helpt ook om organisch materiaal in de bodem op te bouwen, wat essentieel is voor een gezonde plantengroei.

Het project, gesteund door $1,9 miljoen van de NSF en NASA, brengt de Arizona State University, de Universiteit van Florida en het Florida Institute of Technology samen. Elke school behandelt een ander deel van de puzzel, van het reduceren van perchloraten tot het opbouwen van organisch materiaal en het testen van de plantengroei in behandelde Marsgrond.

Omdat de wetenschappers geen echte Marsgrond hebben om mee te werken, gebruiken ze Mars Global Simulant (MGS-1), dat de eigenschappen nabootst van bodemmonsters die door de Curiosity rover zijn geanalyseerd.

Terwijl de race om mensen op Mars te krijgen doorgaat, is het oplossen van het perchloraatprobleem de sleutel om duurzame landbouw daar mogelijk te maken. De doorbraken uit dit onderzoek zouden ons zelfs kunnen helpen om enkele van de moeilijkste landbouwproblemen op aarde op te lossen, door onvruchtbare, vervuilde grond om te zetten in productieve landbouwgrond.