Alle thema's

Dromen van landbouw op Mars

Deze publicatie is onderdeel van de thema's: 2015 Jaar van het Licht, Gezonde bodem

Goed nieuws voor toekomstige Marsbewoners. In de bodem blijken plantjes gewoon te ontkiemen en zelfs tot bloei te komen. Dat opent de weg voor landbouw op de rode planeet. Al zijn er nog wel wat problemen te tackelen. Want waar komt de voor plantengroei noodzakelijke stikstof, koolstof en water vandaan?

door

Dsc05182

Experimenten op maan- en Marsbodems. Wieger Wamelink/WUR

Precies een maand geleden gingen de zaadjes de bodem in bij Alterra, een onderzoeksinstituut van Wageningen UR. Binnenkort worden de eerste radijsjes al geoogst. Bijzonder aan deze oogst, die doorloopt tot aan september, is dat de planten groeien in grond met dezelfde samenstelling als de bodem van Mars en onze maan. Behalve radijs verbouwen de onderzoekers ook rucola, tomaten en kruiden.

Dat we de bodemsamenstelling van de rode planeet zo goed kennen, is te danken aan eerdere Marsmissies. Satellieten en wagentjes bestudeerden de mineralen van zand en rotsbodem nauwkeurig. De grond bevat bijvoorbeeld veel ijzer, waar de rode planeet zijn kleur aan te danken heeft, en aan het maanoppervlak komt aluminium voor. Net als op aarde is het hoofdbestanddeel van de Mars- en maanbodem het element silicium.

Marszand te koop

“Bij de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA kan je zakjes Marsgrond gewoon kopen”, vertelt Wieger Wamelink, als ecoloog werkzaam bij Alterra. “NASA haalt de grond van het vulkanische Hawaï en bewerkt deze verder, om de grond nog meer op de oorspronkelijke Marsbodem te laten lijken.”

Mount sharp

Aeolis Mons, ofwel Mount Sharp, is een berg op de rode planeet. Uit bodemonderzoek met Marsrover Curiosity blijkt dat de bodem uit vulkanische gesteente bestaat die heel veel lijkt op zand dat je op Hawaï vindt. NASA

Landbouw op een verre planeet is behoorlijk complex, omdat de landbouw zoals wij deze kennen verbonden is aan de unieke omstandigheden op onze aarde. Wamelink pleit er daarom voor om niet direct de hele grote stap naar Marslandbouw te zetten, maar eerst op onze maan met plantenteelt te experimenteren. “De meeste vragen die ik over mijn experimenten krijg, gaan over Mars, want die planeet is nu eenmaal hot. Landbouw op onze maan is veel realistischer. Daarom zaai ik ook veel gewassen in maanzand.”

Stoffig maanzand

NASA verkoopt ook maanzand. De ruimtevaartorganisatie haalt het uit de woestijn in Arizona. “Van maanzand kunnen we de exacte samenstelling beter benaderen omdat astronauten maanstenen en -stof naar de aarde hebben meegenomen”, aldus Wamelink. “Wat de kennis over de Marsbodem betreft, moeten we het doen met metingen.”

Niet onbelangrijk is dat de bodemanalyses die Wamelink nodig heeft niet aan dit originele maanzand zijn gedaan. “Ik zou precies willen weten welke mineralen er uit het maanstof vrijkomen als er water aan wordt toegevoegd. Van het nagebootste maanzand weet ik precies welke mineralen er in oplossen. Van het oorspronkelijke maanstof is dat nooit onderzocht. Het is belangrijk om dat wel te weten omdat grond van andere planeten hoge concentraties zware metalen kan bevatten. Zo zit er in maanstof relatief veel aluminium, dat slecht is voor planten en misschien ook wel nadelig is voor mensen die die planten eten.”

Dsc05150

Zaden van tuinbouwgewassen in nagemaakt Marszand. Wieger Wamelink/WUR

Vervolgonderzoek

Het experiment waar Wamelink nu aan werkt, is een logisch vervolg op het eerste, grotere experiment dat hij twee jaar geleden uitvoerde. Toen werden (geheel statistisch verantwoord) 840 potjes gevuld met drie soorten zand: Marszand, maanzand en rivierzand uit de Rijn, dat als controlegroep diende. Het voedselarme Rijnzand kwam van tien meter diep. Het experiment dat vorige maand startte, is kleinschaliger en realistischer opgezet, waarbij verschillende gewassen niet in aparte potjes, maar in rijtjes in grote bakken zijn ingezaaid.

Dsc05137

Organische bemesting met gras. Wieger Wamelink/WUR

Een belangrijk verschil met het experiment uit 2013, waarvan de resultaten inmiddels zijn gepubliceerd in het digitale tijdschrift PlosOne, is dat er meststoffen aan de bodems zijn toegevoegd. "Het zand van Mars en de maan bevatten wel kalium en fosfor, beide meststoffen, maar heel erg weinig stikstof.

“Je zult er bij de kolonisatie van Mars niet aan ontkomen om de bodem te bemesten, want je kunt onmogelijk zakken met (kunst-)mest de ruimte insturen. Bemesting is ook nodig om ervoor te zorgen dat de bodem, zeker de stoffige maangrond, water beter vasthoudt. Je slaat twee vliegen in één klap als je planten teelt die zelf stikstof binden, zoals erwten en bonen. Dat zijn namelijk ook voedzame gewassen voor de Marsbewoners.”

Beter dan Rijnzand

Het eerste grootschalige onderzoek naar de mogelijkheid van plantenteelt op Mars en de maan (in 2013) toonde aan dat de Marsbodem hiervoor geschikter is dan het maanzand. Experimentele teelt voor de periode van vijftig dagen zonder bemesting liet zien dat Marachtige bodem zelfs tot betere resultaten leidde dan voedselarm Rijnzand. Momenteel wordt het experiment op kleine schaal herhaald mét bemesting.

“Plantengroei op een verre planeet is alleen mogelijk in een kunstmatig gecontroleerde omgeving, zoals in afgesloten kassen”, zegt Wamelink. “De gassen zul je naar de kassen moeten transporteren.” Er is kooldioxide nodig (waar de plant suiker van maakt), dat op Mars zit opgeslagen in de poolkappen, maar onvoldoende aanwezig is in de atmosfeer. Stikstof (waar de plant eiwitten van maakt) is ook onvoldoende aanwezig in de ijle atmosfeer. Regenbuien komen er niet voor. Op Mars is geen vloeibaar water voorhanden; mogelijk zit het opgeslagen in de bodem. “Zuurstof kun je uit het gesteente winnen”, is de optimistische boodschap van Wamelink.

Beren op de weg

Naast het ontbreken van een atmosfeer op de maan en de ijle atmosfeer op Mars, zijn nog andere beren op de weg. Wamelink: “Op Mars is minder licht omdat de afstand tot onze zon er groter is. Het dag- en nachtritme is wel ongeveer gelijk aan dat van ons. De zwaartekracht is er een derde van op aarde (op de maan een zesde) en zowel op de maan als de rode planeet ontbreekt een elektromagnetisch veld, dat de gevaarlijke straling van de zon tegenhoudt”.

Dsc05201

Ontkiemende zaden van de doperwt in bakken met Marszand. Wieger Wamelink/WUR

De voor de zaadvorming noodzakelijke bestuivende insecten zijn er niet en hoe gaat de voor granen noodzakelijke windbestuiving in zijn werk als er geen wind is? Ook zullen organische meststoffen door allerlei bodembeestjes en schimmels moeten worden afgebroken, die daar (nog) niet leven.

Bovendien introduceren we als mensen misschien wel nieuwe soorten, zoals bodembacteriën, op het steriele Mars. Voor toekomstig ruimteonderzoek zal het dan nóg moeilijker worden om aan te tonen dat het aardse leven op de rode planeet is ontstaan, en niet van de aarde naar Mars is gebracht.