كيف تخطط ناسا لزراعة الخضراوات على المريخ؟

زراعة الخضروات في الفضاء حقوق الصورة: ناسا

تتخذ وكالة ناسا قفزة عملاقة نحو ضمان حصول رواد الفضاء في البعثات المستقبلية إلى القمر والمريخ على منتجات طازجة ومغذية ولذيذة. لعقود من الزمن، كانت عبوات الطعام المغلقة هي العنصر الأساسي للطعام أثناء السفر إلى الفضاء، لكنها يمكن أن تفقد نكهتها وعناصرها الغذائية بمرور الوقت. والآن، يستكشف الباحثون طرقًا لزراعة الخضروات في الفضاء، والتي يمكنها تعزيز الصحة العقلية والجسدية للمسافرين عبر الفضاء.

ويتمثل التحدي في محاكاة ظروف الأرض في البيئة القاسية للفضاء. فالجاذبية الصغرى، وظروف الإضاءة المتغيرة، وديناميكيات المياه الفريدة كلها تؤثر على نمو النباتات. ويقوم الباحثون بالتحقيق بدقة في هذه العوامل، مع التركيز على كيفية تأثيرها على شكل النبات، ومحتواه من العناصر الغذائية، وفي النهاية، مذاقه. كما يدرسون المجتمعات الميكروبية التي تعيش جنبًا إلى جنب مع النباتات لضمان بقائها آمنة ومفيدة للاستهلاك البشري.

محتويات المقال :

الجاذبية الصغرى والرطوبة

تركز إحدى الدراسات الرئيسية، والتي تدعى “Plant Habitat-07″، على مدى تحمل الخس لظروف الرطوبة المختلفة في الجاذبية الصغرى أثناء وجوده في حجرة نمو متخصصة.

ففي الفضاء، قد يؤدي الماء الزائد إلى حرمان الجذور من الأكسجين، في حين يؤدي نقص الماء إلى الذبول. ومن خلال اختبار سيناريوهات مختلفة للرطوبة، يهدف الباحثون إلى تحديد التوازن الأمثل للأوراق الصحية ذات النكهة الطيبة. كما يقومون بتحليل الغلة والصحة العامة للنبات والمخاطر المحتملة التي تشكلها البكتيريا التي تعيش في الأوراق. وتسلط النتائج الأولية الضوء على أهمية تنظيم المياه بدقة للحفاظ على النبات.

تأثير الضوء والمغذيات على نمو النباتات

تستكشف ناسا أيضاً تأثير الضوء والمغذيات على نمو النباتات. وقد بحثت رحلات الاستكشاف “Veg-04A” و”Veg-04B” في كيفية تأثير أطياف الضوء المختلفة، باستخدام مصابيح الليد (LED) الحمراء والزرقاء، وصيغ المغذيات المتنوعة على الخس والخضروات الورقية الأخرى.

وقد أثبتت هذه الدراسات أن التلاعب بهذه العوامل يمكن أن يغير بشكل كبير مظهر النباتات وطعمها وأنماط نموها. وقد أفادت هذه النتائج التجارب اللاحقة مع محاصيل أخرى، مثل الطماطم، حيث ساعدت ملاحظات أعضاء الطاقم حول الطعم والنضارة في توجيه اختيار البذور في المستقبل للمهام الطويلة الأمد.

زراعة الخضروات في الفضاء حقوق الصورة: ناسا

الجينات

تلعب البحوث الجينية أيضاً دوراً بالغ الأهمية. فقد كشفت دراسة أجريت على نبات رشاد أذن الفأر (thale cress) أن انعدام الجاذبية يؤثر على التعبير الجيني وتنظيم العلامات الكيميائية الرئيسية، بما في ذلك مثيلة الحمض النووي (DNA methylation)، وهي العملية التي يمكن أن تؤدي إلى تشغيل الجينات أو إيقافها. ويفتح هذا الاكتشاف إمكانيات مثيرة للهندسة الوراثية للنباتات بحيث تتحمل بشكل أفضل تحديات الفضاء، مثل حركة المياه المتغيرة ومساحة النمو المحدودة.

الأوكسينات والنمو

فهم الهرمونات النباتية يشكل جزءاً رئيسياً آخر من اللغز. فقد أظهرت التجارب التي أجريت على الأوكسينات، وهي الهرمونات النباتية الطبيعية التي تتحكم في اتجاه الجذور والبراعم، أن انعدام الجاذبية يمكن أن يؤثر على مستويات الأوكسينات، مما يؤثر على أنماط النمو الطبيعية. وتظهر بعض الأنواع مستويات أقل من الأوكسينات، مما يعيق نمو الجذع إلى الأعلى، في حين تظهر أنواع أخرى مستويات متزايدة. ويساعد هذا البحث وكالة ناسا في تصميم غرف نمو تلبي الاحتياجات المحددة للمحاصيل المختلفة.

تأثر شكل النبات بالجاذبية الصغرى

يتأثر شكل النباتات بانعدام الجاذبية. فقد تتطور في الجذور والبراعم أنسجة داعمة أضعف أو جدران خلايا أكثر سمكًا لأسباب لا تزال قيد البحث. واستخدمت إحدى الدراسات تقنيات معملية متقدمة لتحليل التغيرات في الجزيئات التي تشكل جدران خلايا النباتات، وخاصة تلك المسؤولة عن القوة الميكانيكية. ويهدف هذا البحث إلى تحديد أصناف النباتات التي تزدهر في الجاذبية المنخفضة أو تطوير استراتيجيات للتخفيف من مشاكل مثل انحناء الجذور وترققها.

الستيرولات

كشفت الأبحاث التي أجريت على متن مهمة “Resist Tubule” أن نباتات رشاد الصخر (Arabidopsis) المزروعة في ظل انعدام الجاذبية قد تعاني من انخفاض مستويات الستيرولات، وهي مركبات ضرورية للحفاظ على استقرار غشاء الخلية وتنظيم عمليات النمو المختلفة، بما في ذلك الإزهار. ويمكن أن يؤدي هذا الانخفاض في الستيرولات إلى إعاقة النمو. ومن خلال تحديد الجينات المسؤولة عن إنتاج الستيرولات، يأمل العلماء في إيجاد طرق للحفاظ على النمو الطبيعي للنباتات في الفضاء.

زراعة الخضروات في الفضاء

في حين أن زراعة الخضروات الورقية على متن محطة الفضاء الدولية إنجاز كبير، فإن الهدف النهائي لوكالة ناسا هو تمكين إنتاج الغذاء المستدام للمهام التي تستغرق عدة أشهر إلى القمر والمريخ. إن التقدم المحرز حتى الآن مشجع، حيث يوضح جدوى زراعة المنتجات الطازجة في المدار. كل اكتشاف جديد يعمل على تحسين العملية، مما يجعل البشرية أقرب إلى القدرة على زراعة الغذاء بعيدًا عن الأرض. ومع استمرار تفاني الخبراء مثل جيويا ماسا، يبدو مستقبل الزراعة الفضائية مشرقًا، ويعد بالتغذية والاتصال الحيوي بالطبيعة لمستكشفي الفضاء في المستقبل.