Snídaně na Marsu: Proč bude výroba jídla na rudé planetě problém?

Před čtyřmi lety seděl Wieger Wamelink, rostlinný ekolog z Wageningen University, společně s dalšími padesáti hosty v nizozemském hotelu New World u jedinečného jídla. Při zběžném pohledu se menu mohlo zdát vcelku obyčejné, přestože připravené s kuchařským umem: jako předkrm hráškové pyré, poté kopřivová polévka s žitným chlebem a ředkvičkovou pěnou a na závěr mrkvový sorbet. O mimořádnou událost šlo proto, že použitou zeleninu vypěstovali Wamelink a jeho tým na simulované marsovské a měsíční půdě. 

Od té doby vědcům takto vyrostlo dalších deset druhů plodin, včetně quinoy, řeřichy, rukoly a rajčat. Využili k tomu zeminu vytvořenou z rozdrcených vulkanických kamenů nasbíraných na modré planetě: Roztřídili je podle velikosti a následně smíchali v poměru, jaký odpovídá analýze roveru fungujícího přímo na Marsu.

Žádný velký rozdíl

Popsaná zemina původně vznikla proto, aby se dalo na Zemi testovat, jak robotická vozítka a skafandry obstojí v kontaktu s materiály na marsovském a lunárním povrchu. Jen málokdo si však uměl představit, že bychom jednou mohli tamní půdu obdělávat. Nejdřív panovaly obavy ohledně její struktury, především po prvních pokusech osázet modelovou měsíční zeminu, jejíž drobné kamínky ostré jako břitva prořezávaly kořeny rostlin. Marsovský povrch se však díky pohybům dávné vody a přetrvávající větrné erozi jeví pro pěstování slibně, což dokázala i úspěšná simulace.

TIP: Jak si vedly pozemské plodiny v simulované půdě Měsíce a Marsu?

„Nutričně není mezi ‚marsovskými‘ plodinami a těmi, které vyrostou na Zemi, žádný rozdíl,“ vysvětluje Wamelink. A co se týče chuti, největší dojem na něj udělala sladká rajčata. Nyní se tedy s týmem pokoušejí vylepšit sklizeň tím, že testovací půdu napouštějí lidskou močí bohatou na dusík – jež bude při pilotované misi na rudou planetu běžně dostupná. Dále plánují využít bakterie, které vážou víc atmosférického dusíku a také se živí chloristanovými solemi, jež se v tamní půdě vyskytují.

Zadušené brambory

Profesoři Ed Guinan a Alicia Eglinová, vedoucí projektu Red Thumbs neboli „rudé palce“ z Villanova University v Pensylvánii, si již připsali několik úspěchů při obdělávání vlastní napodobeniny marsovské zeminy. Zpočátku pracovali s horninami z Mohavské pouště a později do modelové půdy nasadili žížaly, které dokážou uvolňovat dusík z mrtvé organické hmoty. V roce 2018 se pak projekt dostal na titulní stránky novin: Když tým úspěšně vypěstoval ječmen a chmel, mezinárodní média nadšeně psala o vyhlídce na první marsovské pivo.

Uběhlo několik let a badatelé do skleníku přidali rajčata, česnek, špenát, bazalku, kapustu, salát, rukolu, cibuli a ředkvičky. Kvalita sklizně se mění, nejúspěšnější je ovšem kapusta, která dokonce v marsovské simulaci prosperuje lépe než v pozemské prsti. S ostatními potravinami, jako jsou tolik potřebné a živinami nabité brambory, vědci zatím bojují. Ukázalo se totiž, že se jim daří v nepříliš kompaktní zemině, zatímco těžká simulační půda se při zalití výrazně zpevní a hlízy prostě zadusí. 

I na Zemi zemědělské monokultury často trpí tím, že se vyčerpávají klíčové živiny nutné k růstu konkrétní rostliny a po sklizni se do půdy adekvátně nedoplní. Farmáři proto do stejné pěstitelské oblasti často zavádějí další druhy. Ty sice nemohou hlavní plodině konkurovat, jelikož mají mělčí kořeny, přesto však v půdě udrží dusík zvyšující úrodnost. Eglinová proto nyní hodlá otestovat sójové boby, jež tvoří důležitý zdroj bílkovin. A přidá také kukuřici či laskavec rozkladitý, listovou zeleninu využívanou v karibské kuchyni.

Půda s omezením

Jakkoliv jsou popisované projekty úspěšné, musíme mít na paměti, že simulační půdu svazují velmi reálná omezení. Christel Pailleová z Evropské kosmické agentury se podílí na programu MELiSSA – „mikroekologickém alternativním systému na podporu života“, který zkoumá řadu technologií pro dálkové mise s posádkou. Patří k nim i bakteriální bioreaktory, přetvářející biologický odpad astronautů na vzduch, vodu a potravu. 

MELiSSA poskytovala Wamelinkovi podporu, Pailleová však zdůrazňuje, že jakýkoliv úspěch modelové půdy staví na omezených geografických vzorcích, což je třeba zohlednit: „Jedná se o základ, ale pravděpodobně ho nelze zobecnit pro kterékoliv místo na Marsu. Býváme vždy velmi opatrní, co se týká simulačních materiálů. Je nesmírně těžké zachytit v jednom vzorku všechny charakteristiky povrchu rudé planety.“

Vytrvalost na Marsu

Možná že jediným způsobem, jak bezpečně simulovat marsovský povrch, zůstává shromáždění vzorků přímo z rudé planety a jejich dopravení na Zemi. Loni 30. července vypustila NASA k Marsu nový rover Perseverance neboli „vytrvalost“, jenž se zaměří na prastará ložiska v říční deltě kráteru Jezero. (České čtenáře nejspíš zaujme, že se pojmenování oblasti odvozuje od města v Bosně, což ovšem Američanům nebrání jej vyslovovat „džízirou“.) 

Pokud vše půjde podle plánu, přistane rover příští rok v únoru v oblasti, kterou vědci pokládají za nejúrodnější region planety. A jelikož má vozítko energetický systém na bázi plutonia, bude moct tamní povrch analyzovat teoreticky po celé dekády. Zatímco předchozí mise hledaly důkazy někdejších podmínek pro život, Perseverance zajde o krok dál a bude pátrat po stopách dávných mikrobiálních živých forem. Přitom má sbírat vzorky hornin a schraňovat je pro budoucí robotickou misi, která je dopraví na Zemi k analýze. Do té doby představuje simulační půda vše, s čím můžeme pracovat.

Nepřátelské prostředí

I když se podaří vyrobit vhodnou simulaci zeminy, stále zbývá překonat mnoho výzev. Mars krouží od Slunce zhruba o 80 milionů kilometrů dál než Země, takže tamní průměrná povrchová teplota dosahuje −63 °C. Kvůli sklonu rotační osy a velmi eliptické oběžné dráze zažívá rudá planeta také extrémní změny podmínek v rámci střídání ročních období. 

Další překážku tvoří atmosféra: Je mnohem slabší než ta pozemská a neobsahuje dostatek dusíku, nezbytného pro růst rostlin. Převládá v ní oxid uhličitý, důležitý pro fotosyntézu; jeho koncentrace je ovšem tak nízká, že by měla potenciální flóra vážný problém jej z ovzduší získat. Řídký plynný obal zároveň půdu nechrání před vesmírnou radiací, což znamená nepřátelské prostředí pro jakékoliv mikroorganismy, jež by se mohly podílet na recyklaci živin z mrtvé rostlinné hmoty.

Farmáři bez země

Jennifer Wadsworthová z britského Centre for Astrobiology dokázala, že sluneční radiace může aktivovat sloučeniny chloru v marsovské půdě a proměňovat je v toxické chloristanové soli. Ty jsou při požití jedovaté a způsobují hypotyreózu, tedy sníženou činnost štítné žlázy a související potíže s metabolismem. Zásadní překážku představují i jedovaté těžké kovy jako kadmium, rtuť a železo, nalezené v marsovské zemině. Wieger Wamelink objasňuje: „Rostliny si se zmíněnými látkami poradí. Ale pokud bychom je pak snědli, mohlo by to pro nás znamenat problém.“

Další možnost skýtá pěstitelská technika bez použití půdy zvaná aeroponika, kdy se kořeny zeleně zavěšené ve vzduchu stříkají vodní mlhou bohatou na živiny. Coby alternativa pak slouží hydroponie, při níž se kořeny noří do výživné tekutiny. Lze tak produkovat větší a rychleji rostoucí plodiny, což se prokázalo i na Mezinárodní vesmírné stanici, kde se astronautům podařilo vypěstovat salát. Podle Wamelinka měli ze sklizně takovou radost, že pro vědce zbylo jen málo vzorků k analýze – posádka totiž velkou část úrody spořádala…

Potíže s bramborami

Vzdušné či vodní zemědělství však při dlouhých cestách na Mars zřejmě nepostačí. „Je opravdu složité vypěstovat pomocí hydrokultury brambory. A živit se jen salátem či rajčaty nelze, protože tělo zkrátka potřebuje víc kalorií,“ popisuje Wamelink.

TIP: Kolonisté na Marsu budou získávat palivo a kyslík ze slané vody

V každém případě sehraje jídlo na marsovské základně i jinou zásadní roli než jen výživovou. Zasednout společně ke stolu bude totiž neocenitelné pro duševní zdraví členů průkopnických misí, žijících miliony kilometrů od domova. A kdo ví, třeba se žitný chléb a ředkvičková pěna na jídelníčku přece jen objeví.