Űrnövények a laborban

A sci-fik visszatérő motívumát jelenti a távoli égitesteken letelepedő emberek életkörülményeinek részletezése, beleértve azt is, hogyan fognak elegendő élelemhez jutni az idegen környezetben. Az egyik legrealisztikusabbnak tartott regény, az azóta megfilmesített A marsi (The Martian) egészen valószerűen írja körül a vörös bolygón rekedt asztronauta által sikerrel alkalmazott módszer, a marsi burgonyatermesztés mikéntjét, ami, tekintve a krumpli magas tápértékét és kalóriatartalmát, ideális jelöltnek tűnik az űrhajósok jövőbeli ellátásához. De valóban az? Sikerülhet a valóságban lemásolni a filmben látott technikát és lesznek valaha burgonyaföldek vagy búzamezők a Marson?

A kérdésről Dr. Barkó Györggyel, a MATE (Magyar Agrár-, és Élettudományi Egyetem) Műszaki Intézetének tudományos főmunkatársával és az egyetem hallgatóival, Kristóf Katával és Bálint Tamással beszélgettünk, akik bemutatták azokat az eredményeket, amelyek a laboratóriumban végzett kísérletekből születtek.

A kutatás célja, hogy felmérjék, van-e egyáltalán bármilyen remény arra, hogy a Hold vagy a Mars sivár talajában élet fejlődjön

és ha igen, milyen módszerekkel lehet elősegíteni a növények növekedését. A kísérlet során tehát a talajra koncentráltak és egyelőre nem olyan potenciális élelmiszer alapanyagokat igyekeztek létrehozni, amelyekből később egy ízletes űrmenüt lehet majd összeállítani, hanem az úgynevezett indikátornövények működését figyelték meg. Ezek a biológiai indikátorok egyszerű, általában igénytelen fajták, amelyekkel azonban jól monitorozhatóak a környezeti hatások, változások és állapotukból lehet következtetni a környezeti tényezők befolyására.

A megvilágított, szabályozott környezetet teremtő kamrában élő növények apró cserepekben növekednek, némelyik jobban, némelyik kevésbé sikeresen és a címkéken jól látható, melyikük "milyen égitesten" és annak melyik részén született. A talaj, amibe ültették őket a Mars és a Hold különböző régióit reprezentáló simulantot tartalmaz, mindegyik növény esetében eltérő arányban.

A kamrában található növények egyike sem él teljesen földön kívüli körülmények között: nem csak azért, mert a cserepek tartalmát földi talaj és simulant keverékéből állítják elő, hanem azért sem, mert az űrbeli helyszínek jellegzetes körülményeit: az extrém hőmérsékleti jellemzőket, a fényviszonyokat, a földitől eltérő légköri nyomást és a felszínt bombázó sugárzást egyelőre nem imitálják a kísérlet során. A jelenlegi kutatás célja kifejezetten a talajjal kapcsolatos adatok beszerzése, ennek érdekében a növényeknek a különböző talajkombinációkra adott reakcióit figyelik és mérik a kutatók.

Lehetetlen küldetés?

Ahogy azt Barkó György elárulta, arra nincs sok esély, hogy a Marson hosszan elnyúló, dúsan termő burgonyaföldek látképe fogadja majd a jövőben az űrhajósok későbbi generációit és ennek több oka is van. Egyrészt az egyelőre elképzelhetetlen, hogy például egy robotizált misszió során ilyen fajta mezőgazdasági munkákkal kísérleteznek, többek között a szigorú szabályozások miatt. A bolygó potenciális beszennyezésének elkerülése érdekében még a földi mikroorganizmusok behurcolását is igyekeznek minél biztosabban elkerülni és elképesztően alapos sterilizácós folyamaton esik át minden odaküldött űreszköz. "Ennek az az oka, hogy amennyiben van élet a Marson, akkor azt veszélyeztethetjük a Földről származó organizmusokkal. Másrészt hamis pozitív eredményt kaphatunk a marsi élet vizsgálata során." - magyarázta a kutató.

Amennyiben egyszer sor kerül valamilyen fajta növénytermesztésre, rendkívül zárt termesztőrendszerrel valósítják majd meg.

A sugárzás elleni védekezés leghatásosabb módja egyébként is (az emberek és növények számára) a fedett területen, akár a hegyek oldalába vájt alagutakban történő kialakítása az élettereknek, ahol a fényviszonyokat is mesterségesen kell szabályozni. Mivel a növények tisztán holdporba vagy marsi regolitba ültetve azonnal elpusztulnak, ezért százszázalékos regolit helyett a földön kívüli talajból hiányzó tápanyagok (foszfor, nitrogén, kálium) hozzáadásával kísérletezik ki az ideális arányokat minden fajta számára. Ez az űrmissziók során más formát is ölthet majd, de jelenleg a földi talajjal való vegyítést alkalmazzák a laborban, ahol jól látható, hogy egyes növények akár az egészen magas holdpor-tartalmat is jól viselik, sőt, ki is virágoznak benne.

Az interjú napjának reggelén borult virágba (és néhány nappal később teremni kezdett) a Sinapis alba, azaz a fehér mustár, ami 50-50%-ban kombinált virágföldből és LHS-1 mintából nőtt ki (ez utóbbi a Hold felföldjeit képviseli), de mellette lévő társa, a 90-10%-ban LHS-1-et és virágföldet tartalmazó talajban nevelkedett mustárnövényke is szépen fejlődött és jó irányba haladt a virágzás megkezdéséhez.

A növények legjobban erre a típusú simulantra reagáltak, emellett a marsi Rocknest homokfoltot imitáló MGS-1-et is kedvelték az eredmények szerint.

Érdekes módon a Mars Jezero-kráterének feltételeit megjelenítő mintában olyannyira rosszul érezték magukat a növények, hogy egytől egyig elpusztultak, pedig a Jezero-kráter egy ősi tó üledékét rejti magában. A kamra LED-világítással és öntözőrendszerrel ellátott, jól kontrollált körülményei között élő növényei közül a mustár mellett a borostyán bizonyult az egyik legéletképesebbnek, ami az űrhajósok élelmezése szempontjából nem tűnik jó hírnek, de valójában ígéretes felfedezést jelent.

Amiről az asztronauták nem beszélnek: az ISS illata

"Amikor egy űrhajós belép az ISS fedélzetére, a mosolya nem teljesen őszinte" - árulta el Barkó György, az űrállomáson uralkodó szagviszonyok ugyanis nem a legideálisabbak az érzékeny emberi orr számára. Alapos zuhanyzásra nincs lehetőség, a legénységi tagok a mosakodást, fogmosást és egyéb általános tisztálkodási procedúrát körülményesen és minél kevesebb víz felhasználásával végzik el. A toalett használata szívó hatású csövekkel és vákuumozott zacskókkal történik, a ruhákat pedig gyakran addig hordják az emberek, amíg csak tudják, hiszen az űrmosógép még nem létezik. Szellőztetési lehetőség híján a kis helyre, hosszú időre bezsúfolódott űrhajósok környezete igencsak eltér egy földi lakás átlagos illatbeli körülményeitől, ezért inventív módszerekre van szükség a szagok és időnként káros hatású összetevők kivonására a levegőből az űrállomások mellett a hasonló feltételeket biztosító, leendő holdi/marsi telepek számára is.

A probléma megoldásnak egyik kulcsát a növények rejthetik, pontosabban azok a növények, amelyek alkalmasak az illékony vegyületek megkötésére. Egyike ezeknek a közönséges borostyán (Hedera Helix), ami levegőtisztító képessége, igénytelen természete és gyors növekedése miatt ígéretes jelölt lehet a feladatra. A borostyánnal végzett kísérletek a MATE-n arra utalnak, hogy a sivárabb talajt is jól toleráló fajta használható lehet erre a feladatra holdporba ültetve, emellett az orvosi zsálya (Salvia officinalis) is egészséges hajtásokat és leveleket hozott a 75%-os LHS-1 simulantot tartalmazó talajban.

Fontos kérdést jelenthet az átlagos virág-, vagy termőföldtől jelentősen eltérő talajok által hordozott kockázatok felmérése is, mivel ezek a növények számára veszélyes összetevőket is tartalmazhatnak. Az élelmiszeralapanyagnak készülő növényekben esetlegesen felhalmozódó káros anyagok az emberi egészséget is fenyegethetik. A kutatók elmondása szerint azonban ilyen veszélyes vegyületeket nem detektáltak a kísérletek során, sőt, a vizsgált növényi alanyok nem tűntek érzékenynek a regolit más barátságtalan hatásaival szemben sem. A Hold élettelen regolitja üvegszerű, éles szemcséket tartalmaz, a marsi talaj oxidatív hatása miatt pedig a rozsdához is hasonlítható, de egyik sem okoz gondot a növényeknek a fejlődésben.

A legnagyobb kiküszöbölendő akadályt a tápanyagok hiánya jelenti, amit valamilyen formában mindenképpen pótolni kell.

Mars a laboratóriumban

A jelenlegi kutatás eredményeit a hallgatók egy TDK tanulmány formájában publikálják hamarosan, de a kísérletek folytatására is van kilátás egy olyan eszköznek köszönhetően, amely a Wigner Fizikai Kutatóközpontból került át a MATE-hoz. A régebben fúziós vizsgálatokhoz használt, masszív, 200 kilogrammos berendezés hermetikusan zárható belsejében a marsi környezeti feltételek sokkal szélesebb körét tudják szimulálni majd a növénytermesztési munkák folyamán. Ebben a kamrában kifejezetten a bolygón uralkodó atmoszférikus feltételek, fényviszonyok között élhetnek a behelyezett növények, így még alaposabb méréseket lehet majd végezni akár a korábbi kopásvizsgálatokkal, akár a mustárral és zsályával és egyéb növényekkel kapcsolatban.

Az eredmények az űrkutatások előmozdítása mellett a Földön végzett mezőgazdasági munkákat is segítik, mivel a növényeknek a talaj minőségi változásaira adott reakciói vonatkoztathatóak a földi körülményekre is. A gazdálkodáshoz kevésbé alkalmas területek megművelése során hasznosak lehetnek az itt szerzett adatok, emellett, mivel a termőföldek tápanyagcsökkenése vagy éppen a klímaváltozás miatt módosult körülmények miatt a gazdálkodóknak egyre nagyobb kihívásokkal kell szembenézniük, az, hogy hogyan lehet (a növények szempontjából) rosszabb minőségű talajban is termelést folytatni, kulcsfontosságú tudássá válhat a nem is annyira távoli jövőben.

(Fotó: Bobák Zsófia/Rakéta.hu, gorodenkoff/Getty Images)