Künstlerische Darstellung des Konzepts einer Mondbasis (Bildnachweis: ESA – P. Carril)
Elon Musk hat zwar die Besiedlung des Mars im Visier, doch jüngste Experimente, bei denen extraterrestrischer Boden verwendet wurde, lassen vermuten, dass menschliche Siedlungen auf dem Mond weitaus einfacher sein könnten.
Wissenschaftler haben viele Ideen für den Anbau von Lebensmitteln im Weltraum entwickelt. Eine davon betrifft den Anbau von Pflanzen direkt im Wasser (Hydroponik genannt), eine andere den Anbau von Pflanzen mit Hilfe von Nährstoffnebeln aus der Luft (Aeroponik genannt). Beide Optionen sind jedoch teuer, weshalb einige Wissenschaftler auch eine traditionellere Methode für die Ernährung künftiger Astronauten erforschen – den Anbau von Pflanzen direkt in Mond- und Marserde.
Die während der Apollo-Missionen entnommenen Bodenproben vom Mond sind durch Feuchtigkeit verunreinigt, und die Entnahme neuer Proben wäre zu kostspielig. Daher begnügten sich die Wissenschaftler für die Mondexperimente mit künstlicher Erde, die von Exolith Lab rekonstruiert wurde und auf Proben basiert, die während der Apollo-16-Mission im Jahr 1972 entnommen wurden. Die rekonstruierten Marsproben (die Menschen haben noch keine echten Marsproben vom Roten Planeten zurückgebracht) basierten auf Daten, die vom Curiosity Rover gesammelt wurden, der derzeit die Marslandschaft durchstreift. (Der Begriff „Boden“ ist in diesem Fall sehr weit gefasst, da sich der „Boden“ auf dem Mond, genauer gesagt der „Regolith“, ebenso wie der Regolith auf dem Mars erheblich von dem unterscheidet, was wir auf der Erde traditionell als „Boden“ bezeichnen).
„Das Interessante ist, dass die Mondkulturen besser wuchsen als die Marskulturen“, sagte Laura Lee, wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Northern Arizona University, die das Forschungsposter auf der American Geophysical Union 2024 vorstellte, im Gespräch mit kosmischeweiten.de. „Wir hatten gedacht, dass es genau umgekehrt sein würde.“
Der Boden auf dem Mars ist voller Stickstoff, einer lebenswichtigen Komponente für das Leben auf dem Planeten, was die Hoffnung weckt, dass er vielleicht gastfreundlicher ist, als es den Anschein hat – aber der Marsboden ist auch dicht und lehmartig, stellten die Forscher fest, was die Menge an Sauerstoff, die den Pflanzenwurzeln zur Verfügung steht, einschränkt.
Das Wissenschaftsteam versuchte, die Pflanzen mit Milorganite anzubauen, einem Dünger, der aus wärmebehandelten Mikroben hergestellt wird, die Abwasser verdauen, und von dem man annahm, dass er sich für den Anbau von Pflanzen in Weltraumsiedlungen eignet. Die Abfallentsorgung wäre ein Problem für jede Siedlung außerhalb der Erde, und die Forscher fragen sich seit langem, ob das Abwasser der Astronauten zur Düngung der Pflanzen und zur Aufrechterhaltung der Landwirtschaft verwendet werden könnte, ohne dass Dünger von der Erde importiert werden muss – und damit zwei potenzielle Probleme gleichzeitig gelöst werden.
Auch wenn die Studie noch nicht veröffentlicht wurde, deuten die vorläufigen Ergebnisse darauf hin, dass die Wiederverwertung der Abfälle von Menschen auf dem Mond und dem Mars möglicherweise keine einfache Lösung ist. Mais auf dem Mars, der mit abwasserverdauenden Bakterien angebaut wurde, hatte eine Überlebensrate von 33,3 %, während Mais, der mit reinem Stickstoffdünger angebaut wurde – der auf der Erde häufiger für Nutzpflanzen verwendet wird – eine Überlebensrate von 58,8 % hatte, was darauf hindeutet, dass möglicherweise Dünger importiert werden muss, um die geringen Erträge auszugleichen, wenn wir den Weg über die menschliche Abwasserdüngung gehen.
Die Forscher testen jetzt Brokkoli, Kürbis, Bohnen und Alfalfa mit verschiedenen Mischungen aus Regolith und Dünger in beiden Bodentypen, um zu sehen, ob diese Pflanzen besser reagieren als der Mais. Alfalfa reagierte sowohl auf Mond- als auch auf Marsboden positiv – und es gibt Anzeichen dafür, dass es in Zukunft auch als Dünger für Pflanzen im Weltraum verwendet werden könnte. Die Wissenschaftler müssen noch Kartoffeln testen, die vor allem den Protagonisten des Science-Fiction-Romans und -Films „Der Marsianer“ ernährten, der wegen seiner realistischen Darstellung eines Astronauten, der auf einer Weltraumbasis auf dem Mars seine eigene Nahrung anbauen muss, von der Kritik gelobt wurde.
Bevor der Mars jedoch autark werden könnte, wären in der Zwischenzeit riesige Mengen an importierten Lebensmitteln erforderlich, so die Autoren eines 2019 im New Journal veröffentlichten Papiers, in dem die Entwicklung einer Marssiedlung diskutiert wird. Und selbst wenn dies gelänge, müssten die Pflanzen auf dem Roten Planeten neben abgeschlossenen menschlichen Siedlungen ohne Atmosphäre angebaut werden, ähnlich wie auf der Internationalen Raumstation.
Die Gewächshäuser auf dem Mars müssten mit niedrigen Temperaturen, hoher Strahlung und dem völligen Fehlen von zersetztem organischem Material, das auf der Erde das Pflanzenwachstum ermöglicht, zurechtkommen. Der Marsboden ist außerdem voller Perchlorate, einer giftigen Chemikalie, die entfernt werden müsste.
Die AGU-Forschung verdeutlicht die Herausforderungen einer nachhaltigen Landwirtschaft auf dem Mars, selbst wenn man sie mit dem Mond vergleicht, der eine viel kürzere Entfernung für den Transport von Lebensmitteln aufweist. Die Studie aus dem Jahr 2019 kommt zu dem Ergebnis, dass es etwa 100 Jahre dauern würde, bis der Mars sich selbst versorgen könnte, während NASA-Studien darauf hindeuten, dass eine Mondsiedlung diesen Punkt in wenigen Jahrzehnten erreichen könnte.
Aber das Leben auf dem Mond birgt auch eine Menge Probleme. Der Mond hat keine Atmosphäre, was ihn anfällig für den Einschlag kleinerer Asteroiden macht, die verglühen würden, bevor sie die Oberfläche der meisten Planeten erreichen. Aufgrund seiner schwächeren Schwerkraft setzt sich der von den Asteroideneinschlägen aufgewirbelte Staub nicht ab, sondern treibt umher und droht, alle Maschinen zu verstopfen, die für das Wachstum der Pflanzen benötigt werden könnten. Außerdem müssten die Pflanzen gut vor der Sonneneinstrahlung geschützt werden, was auf dem Mars weniger ein Problem darstellt.
Da der Mond keine Atmosphäre hat, ist es unwahrscheinlich, dass Menschen jemals ohne Raumanzüge und schützende bunkerähnliche Gebäude auf seiner Oberfläche leben könnten, aber auf dem Mars könnte das anders sein. Das Astera Institute und Pioneer Labs veranstalteten auf der AGU einen Workshop über die Machbarkeit des Terraforming des Mars und untersuchten, wie die Erwärmung der Planetenoberfläche in weniger als einem Jahrhundert menschliche Lebensräume ermöglichen könnte.
Erzeugung einer globalen Erwärmung auf dem Mars
Der Plan sieht vor, photosynthetische Bakterien auf den Mars zu schicken und den Planeten künstlich zu erwärmen, in der Hoffnung, eine sauerstoffreiche Atmosphäre zu schaffen, die das Pflanzenwachstum ermöglicht. Die Wissenschaftler diskutierten über Pionierarten wie Moose, Schimmelpilze und Flechten, die auf dem Mars angesiedelt werden könnten, um die Voraussetzungen für die Terraformierung des Planeten zu schaffen.
„Die globale Erwärmung hat bewiesen, dass der Mensch in der Lage ist, das Klima auf dem Planeten zu verändern, und hat zur Entwicklung von Technologien zur Klimatisierung geführt, die auf der Erde kurz vor dem Einsatz stehen“, so die Autoren in den Mars Terraforming Workshop Proceedings. Es ist unklar, wie der Mars nach einer solchen Umwandlung aussehen würde – er könnte zum Beispiel seine ikonischen blauen Sonnenuntergänge verlieren.
1971 schlug der Astronom Carl Sagan vor, die eisbedeckten Seen in den Polarregionen des Mars zu schmelzen, um den Planeten zu erwärmen, was den Pflanzen während der saisonalen Eisschmelze Nährstoffe und Wasser liefern könnte, wenn sich der Planet langsam erwärmt. Die Wissenschaftler sind sich jedoch uneinig darüber, ob das Schmelzen des Eises eingeschlossenes Kohlendioxid freisetzen würde, das den Druck in der Atmosphäre erhöhen könnte.
Da das Regolith auf dem Mars nicht wie Erde verklumpt, besteht auch die Gefahr, dass das schmelzende Eis abfließt und Grundwasserleiter bildet, die nur wenig für den Menschen wünschenswertes oberirdisches Pflanzenleben erhalten würden.
Die Erwärmung des Mars könnte etwa 1 Milliarde Dollar pro Jahr kosten, was nach Schätzungen der Forscher den roten Planeten effektiv um ein Grad Celsius pro Jahr erwärmen könnte – mit dem Ziel, etwa 30°C zu erreichen, um ein angenehmes Pflanzenwachstum zu ermöglichen. Dennoch, so die Wissenschaftler, sei der Plan billiger als alle bestehenden Alternativen.
Das Dokument bewertete andere Ideen für das Terraforming des Mars, wie z. B. die Verwendung von Sonnenreflektoren zur Erwärmung des Planeten oder die Erwärmung mit nuklearen Sprengköpfen, eine Idee, die „die Explosion des Äquivalents des gesamten US-Arsenals alle zwei Minuten erfordern würde, um einen warmen Mars aufrechtzuerhalten“, was in dem Schreiben als „nicht notwendig“ bezeichnet wurde.
Das Ausmaß, in dem Leben auf dem Mars existiert oder existierte, wie es die begrenzten Beweise für versteinerte Bakterien nahelegen, würde als Leitfaden dafür dienen, wie der Mensch die Biosphäre des Mars beeinflussen sollte, so die Wissenschaftler. Vereinfacht gesagt, könnte das Auftauen des Eises auf dem Mars das Leben, das dort einst existierte, reaktivieren.
„Die Frage, ob der Mars existierendes Leben beherbergt, bleibt eine der faszinierendsten, aber ungelösten Fragen der Astrobiologie“, so die Wissenschaftler. Aber vielleicht werden wir nie eine Antwort finden, denn „es ist unmöglich zu beweisen, dass etwas nicht existiert“.
