Als het tijd is om te beginnen met het uitvoeren van regelmatige bemande missies naar Mars, en misschien zelfs om daar een permanente buitenpost te vestigen, zullen astronauten en potentiële Martiaanse kolonisten moeten weten hoe ze met de lokale omgeving moeten werken. Onthoud die scène in The Martian waar astronaut Mark Whatney (Matt Damon) gedwongen wordt om zijn eigen voedsel te verbouwen op een perceel van Marsgrond? Nou, zo zal het zijn, behalve met veel meer monden om te voeden.
Om te weten of dit kan, is natuurlijk veel onderzoek en experiment nodig. Om deze inspanningen te ondersteunen, heeft een team van astrofysici van de University of Central Florida (UCF) onlangs een wetenschappelijk onderbouwde, gestandaardiseerde methode ontwikkeld voor het maken van bodemsimulanten op Mars en asteroïden. Dit imitatie Martiaanse vuil, dat $ 20 per kilo kost (ongeveer $ 10 per pond), zal onderzoekers helpen bepalen wat er nodig is om gewassen te verbouwen op de Rode Planeet.
De bevindingen van het team zijn onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Icarus, getiteld "Mars global simulant MGS-1: A Rocknest-based open standard for basaltic martian regolith simulants". Het team stond onder leiding van Kevin M. Cannon, een postdoctoraal onderzoeker bij UCF, en bestond uit leden van het NASA Kennedy Space Center en het Florida Institute of Technology.
Hoewel onderzoekers al enige tijd Martiaanse bodemsimulanten gebruiken om studies uit te voeren, is er tot nu toe geen gestandaardiseerde methode geweest om deze te creëren. Als zodanig zijn er geen experimenten uitgevoerd die direct met andere konden worden vergeleken. Daarom ontwikkelde het UCF-team een formule voor Martiaanse regoliet op basis van de chemische handtekening van de bodems die door de Nieuwsgierigheid rover.
Dan Britt - hoogleraar natuurkunde, lid van UCF's Planetary Sciences Group en co-auteur van het onderzoek - was ook verantwoordelijk voor het bouwen van twee kalibratiedoelen die werden gebruikt door de Nieuwsgierigheid rover. Deze doelen zorgden ervoor dat de camera's van de rover konden corrigeren voor de lichtomstandigheden van Mars, de kooldioxide-atmosfeer en het gele stof, waardoor hij beelden kon terugsturen die in ware kleuren waren. Zoals hij uitlegde in een recent persbericht van UCF Today:
'De simulant is handig voor onderzoek als we naar Mars willen gaan. Als we gaan, hebben we voedsel, water en andere benodigdheden nodig. Terwijl we oplossingen ontwikkelen, hebben we een manier nodig om te testen hoe deze ideeën zullen werken ... Je zou niet willen ontdekken dat je methode niet werkte toen we er daadwerkelijk waren. Wat zou je dan doen? Het duurt jaren om daar te komen. '
Naast natuurkundige is prof. Britt ook geoloog en dus behoorlijk goed geïnformeerd over vuil. Vuil komt in wezen in vele vormen voor, afhankelijk van waar ze vandaan komen. De verschillende ingrediënten (d.w.z. silica, stof, oxiden, organische moleculen) kunnen op verschillende manieren worden gemengd om grond van verschillende soorten objecten te simuleren - zoals asteroïden en planeten.
En net als de aarde heeft Mars verschillende soorten grond, afhankelijk van de regio en de geologische geschiedenis. Op aarde is er bijvoorbeeld zwart zand, wit zand, klei en bovengrond - die allemaal worden geproduceerd door verschillende geologische processen en weersomstandigheden. Op Mars is de situatie vrijwel hetzelfde: er zijn al ijzerrijke bodems, kleirijke bodems, zoutrijke bodems en koolstofrijke bodems gevonden.
"Met deze techniek kunnen we veel variaties maken", zegt Cannon. "De meeste mineralen die we nodig hebben, worden op aarde gevonden, hoewel sommige erg moeilijk te verkrijgen zijn."
Momenteel werkt het team aan een recept voor maanbodemsimulant en Cannon is in Montana om ingrediënten voor dit doel te verzamelen. Maan- en asteroïde materialen zijn zeldzaam en duur omdat de enige bekende monsters ofwel door de Apollo-astronauten werden teruggebracht, ofwel in kleine hoeveelheden op de aarde aankwamen. Vandaar dat er vraag is naar simulanten die de omstandigheden op deze lichamen kunnen benaderen.
Het team heeft al ongeveer 30 lopende bestellingen voor hun Marsgrond, waaronder een van NASA's Kennedy Space Center voor ongeveer 450 kg (1000 lbs of een halve Amerikaanse ton)! Tegelijkertijd hebben ze het recept openbaar gemaakt, zodat andere universiteiten en onderzoeksinstellingen hun eigen versies kunnen maken. Dit zal ervoor zorgen dat de onzekerheidsniveaus worden verminderd wanneer toekomstige experimenten met Martiaanse bodemsimulanten worden uitgevoerd.
Het team heeft er alle vertrouwen in dat hun gestandaardiseerde recept voor het creëren van buitenaardse gronden de drive om ons zonnestelsel te verkennen zal versnellen. NASA is al van plan tegen 2030 een bemande missie naar Mars uit te voeren en overweegt daar een blijvende aanwezigheid te vestigen. Particuliere bedrijven en organisaties zoals SpaceX, Blue Origin en MarsOne zijn ook van plan de Red Planet te verkennen en zelfs te koloniseren.
Sommigen zijn al begonnen te experimenteren met het kweken van aardeplanten in Mars- en maangrond, waarmee MarsOne in 2013 begon met de hulp van onderzoekers van het Wageningen University & Research Centre in Nederland. Ze hebben sindsdien geëxperimenteerd met het gebruik van wormen en varkensmest om Martian regolith te verrijken en te bemesten om betere gewasopbrengsten te bereiken.
Door het proces waarin deze bodemsimulanten worden gemaakt te standaardiseren, heeft het UFC-onderzoeksteam ervoor gezorgd dat toekomstige experimenten consistentere resultaten opleveren. En eerlijk gezegd kan de timing van deze studie niet beter zijn, gezien de groeiende belangstelling voor de kolonisatie van de maan, Mars en het zonnestelsel.
Maar voordat we astronauten terugsturen naar de maan of Mars voor langdurige missies (of zelfs maar beginnen te overwegen om ergens buiten de aarde te koloniseren), moeten we weten dat onze astronauten en kolonisten hun eigen voedsel in de lokale omgeving kunnen verbouwen. We moeten ook weten dat ze jaar na jaar gewassen kunnen produceren, wat zorgt voor langdurige bewoning. Zou het te veel op de neus zijn als aardappelen het favoriete gewas waren?
En zorg ervoor dat je geniet van deze video van UCF die laat zien hoe ze hun Mars-vuil hebben gemaakt:
