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Auf dem Mars bewirtschaften zu lernen, könnte die Landwirtschaft auf der Erde retten

2022

Als ich zum ersten Mal mit Gene Giacomelli sprach, überblickte er einen erdgebundenen Weinberg.

An diesem Nachmittag gab es eine Weinprobe im kalifornischen Napa Valley. Giacomellis erste Mission war es, seinen Sohn, einen Winzer, zu besuchen. Der Pflanzenwissenschaftler behauptete jedoch, sein Wochenende würde auch für wichtige wissenschaftliche Forschungen genutzt. "Natürlich werden wir eines Tages Wein auf einem anderen Planeten abfüllen, sagte er von seinem Platz auf einem Pickup.

Seit mehr als einem Jahrzehnt betreut Giacomelli zusammen mit der National Science Foundation ein Projekt zum Anbau von Nahrungsmitteln in der Antarktis. Die NASA und andere sehen darin ein passendes Faksimile für das Leben auf dem Mond und dem Mars. Während das öffentliche Ziel des Projekts darin besteht, besser zu verstehen, wie die Landwirtschaft im Weltraum funktionieren würde, hofft Giacomelli auch, die Landwirtschaft hier auf der Erde zu verbessern. Es stellte sich heraus, dass diese Ziele bald konvergieren könnten. Wenn die Menschheit davon überzeugt werden kann, dass es zu früh ist, diesen Planeten für den nächsten aufzugeben, könnte die Entwicklung der Marslandwirtschaft nach Hause kommen, um sich im Napa Valley und im ganzen Land niederzulassen.

Wie fast jeder weiß, erlebt dieser Planet derzeit einige beispiellose Herausforderungen. So sehr, dass Stephen Hawking diese Woche behauptete, wir hätten nur 100 Jahre Zeit, um Menschen an anderer Stelle in der Galaxie niederzulassen, oder unsere gesamte Spezies würde vom Aussterben bedroht sein. Seine Aussage ist eher zweifelhaft, aber es ist wahr, dass unsere Zukunft ziemlich trostlos aussieht.

Nimm Kalifornien. Bis zu diesem Winter war der Staat jahrelang durch Dürre erstickt. Der Mangel an Regenwasser führte zu einer Überbeanspruchung der Grundwasserspeicher auf landwirtschaftlichen Flächen. Jetzt sinkt das fruchtbare Inlandstal des Bundesstaates tatsächlich - mit einer Geschwindigkeit von 2 Fuß pro Jahr -, während der Grundwasserspiegel wie ein perforierter Ballon unter der Oberfläche entleert wird. Und während die Dürre vorübergehend durch einen kürzlichen Schneesturm beseitigt wurde, wird sie nach den meisten Schätzungen bald wiederkommen. Offen gesagt sieht die Zukunft des Staates sehr nach dem modernen Mars aus.

Der vierte Planet hat keine bekannten Quellen für bereites Wasser, und regelmäßige Staubstürme verschlingen große Teile des Planeten. Um es zu errichten, bräuchten wir Atomwaffen oder eine künstlich stimulierte globale Erwärmung. Selbst dann könnten diese Prozesse bis zu 100.000 Jahre dauern, um den Planeten nahezu bewohnbar zu machen. Kalifornien mag austrocknen, aber es versorgt unsere Nation immer noch mit Mandeln und Avocados, während selbst die robustesten Kakteen - eine Pflanze, die für ihr genaues Gegenteil von hohem Wartungsaufwand bekannt ist - im Mar's Borealis-Becken nur schwer vorstellbar sind .

Und dennoch scheinen viele die verheerenden Probleme Kaliforniens aufgegeben zu haben, während sie am Mars als Spielwiese für Innovatoren festhalten. Mit dem richtigen Kerl und einem guten Plan scheint die Erzählung zu gehen, unser nächster Nachbar wird in Kürze bewohnbar sein. Elon Musk, ein selbsternannter Aushängeschild der Weltraumkolonisation, testet aktiv strahlungsresistente Overalls und Raketen, die uns zum Mars bringen sollen. Die NASA und die Europäische Weltraumorganisation haben sich ihm angeschlossen und ihre eigenen Mondgewächshäuser und neuen Rover durch den Wecker geführt.

Inmitten des Grauens und der Hektik muss eine Frage gestellt werden: Wenn wir glauben, dass wir eine kleine Kolonie von Menschen mit Lebensmitteln versorgen können, die auf einer unwirtlichen, wasserlosen und sauerstofffreien Brache angebaut wurden, warum können wir dann keine Möglichkeiten finden, sie zu halten? Landwirtschaft geht auf den Planeten, den wir bereits kennen? Was ist eigentlich der Unterschied zwischen einem nachhaltigen Leben auf dem Mars heute oder in Kalifornien in 100 Jahren?

Es ist nicht gerade eine technologische Barriere. Wenn jemand sagt, dass es im Moment einfacher ist, zum Mars zu gelangen, als den Planeten, auf dem wir uns bereits befinden, zu verbessern, lügen sie wahrscheinlich. Außerdem wurden die hohen Ziele von Off-Earthers wie Musk nur durch reale und relativ neue technologische Durchbrüche auf diesem Planeten gestützt. "Wenn Sie nach außen schauen, kommen Sie auf eine Menge Innovationen, wie wir im Weltraumprogramm festgestellt haben, sagt der ehemalige NASA-Historiker Steven Dick. In den 1990er Jahren wurden LED-Leuchten für das Pflanzenwachstum patentiert und haben es den Landwirten ermöglicht, mehr und größere Pflanzen zu züchten in kürzerer zeit und raum Die Entwicklung der Hydrotechnik, bei der Pflanzen ohne Boden wachsen, ermöglicht es den Astronauten auf der Internationalen Raumstation, ihre eigene Salatmischung in der Schwerelosigkeit zu züchten.

Giacomelli und sein Team haben diese und andere Innovationen in ihren Entwurf eines geplanten geschlossenen Mondgewächshauses einbezogen. Theoretisch könnten Astronauten die Hälfte der Nahrung anbauen, die sie täglich benötigen, und das gesamte Wasser, das sie zum Trinken und Sauerstoff zum Atmen benötigen, erzeugen, während sie auf dem Mars leben. "Stellen Sie sich einen biologischen Roboter vor, den Giacomelli für sein System hält, das er sich als einen 18 mal 8 Fuß großen Zylinder von der Größe eines Schwimmbeckens im Hinterhof vorstellt. Der Urin eines Astronauten würde gereinigt und verarbeitet und den Pflanzen zugeführt. Die Pflanzen würde hydroponisch wachsen und von LED-Lichtern gespeist werden, die von Sonnenkollektoren oder sogar einem tragbaren Kernreaktor gespeist werden. Wenn die Pflanzen wachsen, würden sie Feuchtigkeit produzieren, die extrahiert und zu Trinkwasser kondensiert werden würde. Der Zyklus würde sich immer wieder wiederholen. " Du wirst die Pflanzen am Leben erhalten und sie werden dich am Leben erhalten, sagt Giacomelli.

Aber nach Jahren der Verfeinerung der Idee bleibt Giacomellis Prototyp genau das - ein Proof-of-Concept, keine echte, gemeine Maschine für die umweltfreundliche Produktion. Obwohl wir das System hier und jetzt verwenden könnten, scheint der Wille, die Technologie auf der Erde zu implementieren, auf Giacomelli selbst beschränkt zu sein. Er sagt, dass das System wahrscheinlich eine Erfindung bleiben wird, bis die NASA oder eine andere Behörde ihre Charta für den Mars schreibt.

Andere weltraumtaugliche Farmunternehmen haben von Erdbewohnern eine ähnliche Skepsis erfahren. Als Dickson Despommier zum ersten Mal die Idee einer vertikalen Farm vorschlug, waren die Menschen mit Sicherheit fasziniert. Sie betrachteten es jedoch eher als ein wissenschaftliches Projekt als als eine tragfähige landwirtschaftliche Revolution. "Sie dachten, die Landwirtschaft sei so eine Selbstverständlichkeit. Wie könnten Sie das in ein Gebäude stecken?", Sagt Despommier. "Sie denken nicht an die Dust Bowl, sie denken nicht an Ernteausfälle, an Dürre in Kalifornien, an Schädlinge, Heuschrecken und Vögel, die die Samen fressen." Wir vernachlässigen es, an all die unnatürlichen Dinge zu denken, die wir bereits getan haben, argumentiert er, und die großen Herausforderungen, die die Natur weiterhin darstellt.

In den vergangenen Jahrzehnten hat die vertikale Landwirtschaft, bei der die Pflanzen in geschlossenen Räumen dicht gestapelt und mit Hydrokultur- und LED-Techniken angebaut werden, die Landwirtschaft nicht revolutioniert. Aber es ist ein zunehmend wichtiger Teil eines sich langsam diversifizierenden Agrarsektors. Laut Despommier gibt es in den Vereinigten Staaten derzeit etwa 100 landwirtschaftliche Betriebe und viele weitere auf der ganzen Welt. Einfache Gewächshäuser, die auf Sonnenlicht und traditionellen Düngemitteln basieren, wurden mit einer Produktion von mehr als 230 Millionen Quadratfuß Gewächshaus im Inland weiter verbreitet. Obwohl Gewächshäuser immer noch von natürlichen Kräften wie dem Licht abhängig sind, sind sie ein notwendiges Bindeglied in der Entwicklung der Landwirtschaft, damit einmal saisonale Pflanzen wie Tomaten das ganze Jahr über angebaut werden können.

Das liegt zum Teil daran, dass die Produkte aus einem Gewächshaus in ihren Kosten der Freilandlandwirtschaft entsprechen, aber vertikale Landwirtschaft und andere Techniken des Weltraumzeitalters sind immer noch teuer - wenn auch nicht mehr in unerschwinglicher Weise. Daniel Schubert, Experte für Weltraumfarmen bei der Deutschen Raumfahrtagentur, hat zwei Studien durchgeführt, um diese anhaltende wirtschaftliche Kluft zu analysieren. Vor fünf Jahren stellte er fest, dass der Anbau von organischem Material mit Hydrokultur und LED-Licht 12, 80 USD pro Kilo mehr kostet als die traditionelle Landwirtschaft auf dem deutschen Land. Dies war enttäuschend, aber er sagte voraus - und es hat sich herausgestellt -, dass der Preis sich ausgleichen würde, wenn die Werkzeuge des Handels breiter verfügbar und die Landwirte effizienter in diesem neuen Medium werden. Im vergangenen Herbst ergab eine neue Studie, dass die aktuellen Kosten nur 3, 20 USD mehr pro Kilo betragen und wahrscheinlich weiter sinken werden. Er glaubt, dass dies zeigt, dass Technologie, die für die Weiten des Weltraums entwickelt wurde, in unserer eigenen Nachbarschaft implementiert werden kann.

Zusätzlich zu diesen Durchbrüchen gibt es derzeit eine Million weiterer Innovationen im Bereich der erdgebundenen Landwirtschaft. In Italien testen Forscher die Gewässer - im wahrsten Sinne des Wortes -, um festzustellen, ob eine Unterwasser-Landwirtschaft tatsächlich rentabel ist. Monsanto und andere Forscher arbeiten an der Entwicklung von salz- und dürreresistenten Samen.

Trotz dieses Aufwärtstrends für alternative landwirtschaftliche Methoden scheinen sich die Dinge auf Musks Zeichentisch für den Mars immer noch schneller zu bewegen als auf dem Boden in Kalifornien. Gefährliche Störungen des uralten Gleichgewichts der Erde treten in der Zwischenzeit schneller als je zuvor auf. Im nächsten Jahrhundert wird Kalifornien wahrscheinlich noch widerstandsfähiger gegen unsere derzeitigen Praktiken werden, es sei denn, vergangene Kohlenstoffemissionen werden reabsorbiert und zukünftige Fußabdrücke werden reduziert. Und der Mars wird wahrscheinlich unwirtlich bleiben, selbst wenn eine bemannte Mission endlich ihre dünne und staubige Atmosphäre durchbricht.

Dick, der Weltraumhistoriker, hat Recht, dass wir zu Innovationen gedrängt werden, wenn wir über das Neue und Nächste nachdenken. Aber ich kann nicht der einzige sein, der sich ein wenig trocken und entleert fühlt - wie das kalkhaltige Weltraumeis, das wir als Kinder probiert haben -, wenn er vor der Aussicht steht, auf diesem Planeten aufzugeben, um einem anderen nachzujagen. Vielleicht sollten wir darüber nachdenken, was die Kolonialisierung fast jedes Zentimeters der Erde für den Planeten bewirkt hat, bevor wir uns auf den Weg zum nächsten machen. Und vielleicht müssen wir nicht das Versprechen eines neuen Planeten entdecken, sondern die Entschlossenheit, die Fehler zu korrigieren, die wir bereits gemacht haben.

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