چگونه می‌توان غذای یک کلونی یک میلیونی در مریخ را تأمین کرد؟

کاربردی‌ترین استراتژی برای اقامت طولانی‌مدت در مریخ، استفاده از منابع موجود در سیاره‌ی سرخ به‌جای تکیه بر تأمین فضاپیماهای تأمینی زمین است. پنج منبع مصرفی اصلی که پژوهشگرها برای ساخت پایگاه‌های مریخی ضروری می‌دانند، عبارت‌اند از: انرژی، آب، اکسیژن، مصالح ساخت‌و‌ساز و غذا که چهار ماده‌ی اول در مریخ به فراوانی یافت می‌شوند؛ برای مثال، می‌توان از انرژی خورشیدی همراه‌با انرژی حاصل از رآکتورهای گداخت هسته‌ای برای تأمین انرژی مریخی‌های آینده استفاده کرد. مواد معدنی آبی و یخ از منابع آب موجود در مریخ هستند. کربن دی‌اکسید مریخ را هم می‌توان به اکسیژن تبدیل کرد. از خاک مریخ هم می‌توان برای ساخت آجر و مصالح ساختمانی استفاده کرد.

از طرفی هیچ نوع ماده‌ی غذایی روی مریخ وجود ندارد و تولید غذا از مواد خام روی مریخ کار آسانی نیست. به‌گفته‌ی مؤلف ارشد کوین کانن، از دانشگاه فلوریدای مرکزی در اورلاندو: «بومی‌سازی غذا در مریخ دشوارترین مرحله است و برای یک پایگاه مستقل نمی‌توان کل مواد غذایی را وارد کرد.»

هدف SpaceX ساخت شهری با جمعیت یک میلیون نفر در مریخ است؛ اما تغذیه‌ی این افراد چگونه باید فراهم شود؟

با توجه به این چالش، دانشمندان به‌دنبال پیش‌نیازهای لازم برای رسیدن به هدف بنیادی تولید غذا در مریخ برای تغذیه‌ی یک میلیون نفر هستند. به‌گفته‌ی کانن:

ما با افراد زیادی کار کرده‌ایم که می‌خواهند در خاک‌های شبیه‌سازی‌شده‌ی مریخ کشاورزی کنند و همین باعث شد پژوهش‌های تولید غذا برای مأموریت‌های آینده‌ی انسان به ماه و مریخ را آغاز کنیم. در نهایت به این نتیجه رسیدیم که اغلب تمرکزهای گذشته روی سبزیجات کم‌کالری بوده است و نوآوری‌ جدیدی در زمینه‌ی منابع پروتئینی جایگزین وجود ندارد؛ بنابراین این سؤال را مطرح کردیم: به‌جای مأموریت کوتاه به سبک ناسا چگونه می‌توان براساس ایده‌های SpaceX، غذای شهری با جمعیت یک میلیون نفر را تأمین کرد؟

به عقیده‌ی پژوهشگرها پرورش دام برای گوشت و لبنیات به دلیل چالش‌های انتقال فضایی در کوتاه‌مدت روی مریخ امکان‌پذیر نیست. از طرفی اغلب افراد نمی‌خواهند کاملا گیاه‌خوار شوند؛ اما راه‌حل چیست؟ مزارع حشره و گوشت آزمایشگاهی.

مزارع حشره می‌توانند کالری زیادی را به ازای هر واحد زمین فراهم کنند و در عین حال از مقادیر کمی آب و غذا استفاده می‌کنند. جیرجیرک‌ها یکی از امیدبخش‌ترین حشرات خوراکی هستند و می‌توان از آرد جیرجیرک در بسیاری از دستورالعمل‌های غذایی استفاده کرد. به‌گفته‌ی کانن: «اگر مردم بتوانند با مشکلات این ایده کنار بیایند، حشرات می‌توانند راه فرار باشند.»

پایگاه‌های مریخی برای پرورش محصولات کشاورزی مجهز به گلخانه‌ خواهند بود اما به عقیده‌ی برخی پژوهشگرها ممکن است این ایده در عمل کاربردی نباشد. به دلیل فاصله‌ی زیاد مریخ از خورشید حتی در استوای این سیاره (جایی که نور خورشید شدیدتر است) میزان نور دریافتی برابر نور دریافتی خورشید در منطقه‌ی آلاسکای کره‌ی زمین است. علاوه بر این گازهای گلخانه‌ای معمولا ۵۰ تا ۷۰ درصد از نور خورشید را در زمین جذب می‌کنند اما در مریخ ممکن است میزان بیشتری را جذب کنند و با توجه به اینکه هوا در سیاره‌ی سرخ بسیار سردتر و رقیق‌تر از هوای زمین است، به مصالح قوی‌تری برای ساخت فضای داخلی با فشار و دمای مناسب نیاز پیدا می‌شود.

از طرفی تونل‌هایی با نور LED پرقدرت برای پرورش گیاه در سطح مریخ در نظر گرفته‌ شده‌اند؛ نور LED مکملی برای نور خورشید است که از طریق کابل‌های فیبر نوری جمع‌آوری شده است. در کشاورزی بدون خاک از سیستم‌های آب‌کشت و هواکشت اما برای عملی ساختن این استراتژی‌ها نیاز به سینی‌ها، پمپ‌ها و مخازن آب بیشتری است که همه باید از زمین به مریخ منتقل شوند. علاوه بر این باید مقاومت کشاورزی خاکی در برابر بیماری‌های گیاهی را افزایش داد اما تبدیل خاک غیرزیستی مریخ به خاک قابل کشت نیاز به پژوهش‌های جدی‌تری دارد.

براساس پژوهش‌های گذشته برای تغذیه‌ی مهاجران مریخی می‌توان روی محصولاتی مثل گندم، ذرت، دانه‌ی سویا، بادام زمینی و سیب‌زمینی شیرینی حساب کرد. با دست‌کاری ژنتیکی به شیوه‌های مختلف مانند مصرف کربن‌دی‌اکسید بیشتر و بهبود باروری می‌توان گیاهان سودمند بیشتری را تولید کرد. به‌گفته‌ی کانن:

تقریبا کل پژوهش‌ها تا این تاریخ متمرکز بر پرورش گیاه برای تأمین غذای فضانوردان بوده‌اند اما برای تغذیه‌ی تعداد زیادی از افراد نیاز به فضای زیادی است و رسیدن به این هدف روی سیاره‌ای دیگر به‌معنی ساخت فضاهای داخلی بزرگ با فشار، گرما و نور مناسب است. برای رسیدن به هدف تأمین غذای جمعیتی زیاد روی سیاره‌ای دیگر باید ایده‌ی گیاهان آب‌دار را کنار گذاشت و به مقادیر زیاد انرژی، آب و مواد خام برای تولید کالری کافی فکر کرد.

 پژوهشگرها برای تغذیه‌ی یک میلیون نفر به مدل‌سازی جمعیت مهاجر مریخی با نرخ تولد ۱۰ در ۱۰۰۰ (براساس نرخ رایج کشورهای درحال‌توسعه) پرداختند. طبق محاسبات آن‌ها ۶۹۰۰ فضاپیما برای انتقال تقریبا ۱ میلیون مهاجر به مریخ در یک قرن لازم است که در طی آن مدت ۳۴۰ هزار نفر هم در مریخ متولد خواهند شد.

دانشمندان به محاسبه‌ی کالری‌های موردنیاز هر شخص پرداختند و با توجه به رژیم گندم، ذرت، سیب‌زمینی شیرین، جیرجیرک و مرغ آزمایشگاهی، مساحت موردنیاز برای کشت را محاسبه کردند. طبق نتایج آن‌ها، یک کلونی ۱ میلیون نفری در مریخ در طول ۱۰۰ سال می‌توانند با تکیه بر حدود ۱۴۵۰۰ کیلومتر تونل با عرض ۳/۶ متر که به‌صورت افقی انباشته شده‌اند، در زمینه‌ی تولید غذا به خودکفایی برسند.

پژوهش‌های آینده در رابطه با بهترین روش‌های بهبود تولید غذا به محاسبه‌ی بهینه‌ترین گونه‌‌های حشرات خوراکی، بهبود طعم و بافت گوشت پرورشی، بهبود بازدهی نورپردازی LED برای پرورش محصولات و توسعه‌ی روش‌های خودکار برای ساخت مزارع حفاظت‌شده با فشار مناسب اختصاص دارند. به‌گفته‌ی کانن:

بسیاری از تخیلی بودن این فرضیه انتقاد کرده‌اند. به عقیده‌ی آن‌ها، هنوز انسان چندین دهه با مأموریت به مریخ فاصله دارد بنابراین چرا باید روی چنین موضوعی کار کند؟ افرادی که چنین عقیده‌ای دارند، باید نگاهی به عملکرد شرکت SpaceX بیندازند. این شرکت در حال حاضر مشغول ساخت و تست اولین نمونه فضاپیماها برای فرستادن اولین سرنشین‌ها به مریخ است؛ بنابراین زمان آن رسیده که در مورد امکان‌پذیری این پروژه بحث کنیم.

به عقیده‌ی پژوهشگرها، پژوهش درباره‌ی تغذیه‌ی مریخی‌ها می‌تواند حتی پاسخی به تغذیه‌ی انسان‌ها روی زمین باشد. به‌گفته‌ی کانن: «محدودیت‌های مریخ مثل اتمسفر رقیق و هوای سرد شما را وادار به تولید غذای پایدار و اخلاقی‌تر نسبت به تولید غذای زمین می‌کند؛ بنابراین توجه به رژیم مریخی می‌تواند کمکی به سیاره‌ی زمین باشد.»

دانشمندان وب‌سایتی به نام http://eatlikeamartian.org طراحی کرده‌اند که اطلاعات کافی درباره‌ی روش رسیدن به این هدف را دربردارد. کانن و مؤلف ارشد مطالعه، دنیل بریت در دانشگاه فلوریدای مرکز یافته‌های خود را در تاریخ ۴۰ اوت در مجله‌ی New Space منتشر کردند.