Weltraumsalate und salziges Wasser

Jan 17, 2024

Bruce Betts•31. Mai 2023

Wir freuen uns, die zweite Runde der Gewinner unseres STEP-Förderprogramms (Science and Technology Empowered by the Public) bekannt zu geben. Seit über 40 Jahren betreiben Mitglieder und Spender der Planetary Society Crowdfunding für Wissenschafts- und Technologieprojekte, die die Weltraumforschung und -forschung vorantreiben. Das STEP-Förderprogramm setzt diese Tradition fort, indem es innovative Projekte fördert, die in einem offenen, internationalen Wettbewerbsverfahren ausgewählt werden. Die Gewinner der ersten Runde der STEP-Stipendiaten, die 2022 ausgewählt wurden, leisten dank der Unterstützung der Planetary Society bereits faszinierende Arbeit.

Die diesjährigen Gewinner sind ein Projekt, das verschiedene Methoden zum Anbau essbarer Pflanzen unter simulierten Weltraumforschungsbedingungen vergleicht, und ein Projekt, das Salzseen auf der Erde untersucht, die gemeinsame Merkmale mit den früheren und gegenwärtigen Ozeanen anderer Planeten und Monde haben.

Die Zukunft der menschlichen Erforschung des Weltraums wird von der nachhaltigen Produktion frischer Feldfrüchte unterwegs abhängen. Im Rahmen der STEP-Zuschussrunde 2023 wurden einem Team unter der Leitung von Dr. Andrew Palmer vom Florida Institute of Technology 50.000 US-Dollar zur Verfügung gestellt, um die Weltraumlandwirtschaft zu untersuchen und diese Explorationsherausforderung zu bewältigen.

Dr. Palmers Team wird drei Arten essbarer Pflanzen mit zwei Methoden züchten: die Pflanzen in Wasser mit zusätzlichen Nährstoffen wachsen lassen (auch bekannt als Hydrokultur) und sie in simuliertem Mond- und Marsboden (auch Regolith genannt) züchten. Ziel des Projekts ist es, die einzelnen Anbaumethoden besser zu verstehen und ihre Eignung für die langfristige Raumfahrt zu vergleichen.

Hydroponik wurde bereits früher für den Pflanzenanbau im Weltraum eingesetzt, unter anderem an Bord der Internationalen Raumstation. Diese Methode steht jedoch vor Herausforderungen, insbesondere im Zusammenhang mit der Langzeitanwendung. Es erfordert Düngemittel, birgt ein hohes Kontaminationspotenzial durch Pilze und Bakterien und kann viel Platz beanspruchen.

Regolith ist der Schmutz auf der Oberfläche eines Planetenkörpers. Es ähnelt dem Boden, den wir auf der Erde haben, ist jedoch frei von jeglichem mikrobiellen Leben. Die Verwendung von Regolith zum Anbau von Nahrungsmitteln bringt eigene Herausforderungen mit sich, wie zum Beispiel die hohe Salzkonzentration im Mars-Regolith und den Stickstoffmangel sowohl auf dem Mars als auch auf dem Mond.

Die Verwendung von Regolith von einer Planetenoberfläche könnte die Hydrokultur ergänzen, es mangelt jedoch an Forschungsergebnissen, die diese Methoden gleichzeitig unter denselben Bedingungen vergleichen. Dieses durch STEP-Zuschüsse finanzierte Projekt wird diese Wissenslücke schließen.

Für dieses Projekt mit dem Titel „Evaluierung von Nahrungsmittelproduktionssystemen für die Mond- und Marslandwirtschaft“ wird Dr. Palmers Team in einem Zustand Radieschen-Mikrogrün, Salat und Tomaten in Hydrokultur anbauen, in einem anderen in Regolith. Ziel des Experiments ist die Charakterisierung und der Vergleich der beiden Methoden. Das Projekt wird in seinen Experimenten Mond- und Mars-Regolith-Simulanzien verwenden, da wir von diesen Körpern keinen Regolith haben, abgesehen von den begrenzten, wertvollen Mengen an Mond-Regolith, die von früheren Mondmissionen zurückgebracht wurden.

Das Team, zu dem Experten für Pflanzenphysiologie und -biochemie sowie für Weltraumlandwirtschaft und Systemeffizienzanalyse gehören, wird seine Hypothese testen, dass schneller wachsende Pflanzen wie Microgreens auch auf lange Sicht besser für Hydrokultursysteme geeignet sind, während langsamer wachsende Pflanzen dies tun Tomaten könnten ein Regolith-basiertes Produktionssystem bevorzugen.

Dieses Projekt wird von Prof. Andrew Palmer vom Florida Institute of Technology geleitet, zusammen mit dem Co-Forscher Prof. Rafael Loureiro von der Winston-Salem University sowie den Mitarbeitern Prof. J. Travis Hunsucker, Florida Institute of Technology; Dr. Laura E. Fackrell, NASA-Postdoktorandin, Jet Propulsion Laboratory; Thiara Bento, Florida Institute of Technology; und Jéssica Carneiro Oliveira, Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro, Brasilien.

Obwohl nirgends auf der Erde mit der Umgebung eines anderen Planeten oder Mondes identisch ist, gibt es Orte, an denen die Bedingungen analog sind – in gewisser Hinsicht ähnlich genug, dass es sich lohnt, sie zu untersuchen. Wissenschaftler untersuchen planetarische Analoga, um mehr darüber zu erfahren, was unter den Bedingungen möglich ist, die unserer Meinung nach auf anderen Welten herrschen. Der zweite Gewinner eines STEP-Stipendiums 2023 ist ein Team unter der Leitung von Dr. Jacob Buffo vom Dartmouth College, das 49.284 US-Dollar für sein Projekt zur Untersuchung kleiner, extrem salziger Seen in British Columbia, Kanada, erhielt, die möglicherweise mit dem alten Mars vergleichbar sind sowie einige der Ozeanmonde des Sonnensystems, Orte von entscheidendem Interesse für die Suche nach Leben.

Flüssiges Wasser ist eines der ganz wenigen Dinge, die alles Leben auf der Erde braucht, und daher sind Welten wie Mars, Europa und Enceladus, die Hinweise auf flüssiges Wasser in der Vergangenheit oder Gegenwart haben, wichtig für die Suche nach Leben außerhalb unseres Planeten. Das Wasser auf diesen Welten ist oft salzig, wodurch es auch bei kälteren Temperaturen flüssig bleibt. Die Untersuchung von Salzwasserumgebungen auf der Erde kann uns Einblicke in die Beschaffenheit dieser fremden Umgebungen geben, einschließlich der Frage, ob sie bewohnbar sein könnten.

Allerdings ist nicht jeder Salzwasserkörper auf der Erde mit salzigen fremden Gewässern vergleichbar. Das Salz in den Ozeanen der Erde besteht hauptsächlich aus Speisesalz (NaCl), das in den Salzen auf dem Mars und in den unterirdischen Ozeanen von Europa und Enceladus nicht so häufig vorkommt. Dr. Buffos Projekt würde Seen untersuchen, die Natriumcarbonat (Na2CO3), Natriumsulfat (Na2SO4) und Magnesiumsulfat (MgSO4) enthalten, die die Zusammensetzung dieser fremden Ozeane besser widerspiegeln.

Dieses Projekt mit dem Titel „Multiscale Characterization of Brine-Rich Planetary Analog Environments“ wird mehrere hypersaline Seen in British Columbia, Kanada, untersuchen und dabei eine Vielzahl von Daten verwenden, die in unterschiedlichen Maßstäben und Entfernungen gesammelt wurden: von Raumfahrzeugen über Drohnen bis hin zu persönlichen Probenahmen. Dies wird es dem Team ermöglichen, nicht nur etwas über diese Analogien zu exotischen Orten auf Planeten zu erfahren, sondern auch über effiziente Möglichkeiten zur Nutzung von Fernerkundungsdaten (Daten aus der Ferne) zu lernen, um Orte auszuwählen, die für eine detailliertere Untersuchung am interessantesten sind nah. Dies ähnelt dem, was normalerweise bei der Erforschung von Planeten geschieht, indem von Orbitaldaten zu Landefahrzeugen und Rovern auf der Oberfläche übergegangen wird.

Im ersten Jahr werden sie Felduntersuchungen durchführen, um mehrskalige (physikalische, spektrale, thermische, elektromagnetische und biogeochemische) Profile der Eis-Sole-Sediment-Systeme von fünf verschiedenen Seesystemen im Cariboo Plateau in British Columbia zu erstellen. Im zweiten Jahr nutzen sie das Gelernte, um vorherzusagen, was sie in zwei weiteren unerforschten Seen finden werden, und führen eine simulierte Planetenmission durch, um ihre Methodik und ihre Wissenschaft zu bewerten. Das Team wird aus seinen Daten eine Datenbank erstellen, die anderen Wissenschaftlern und der Öffentlichkeit zugänglich sein wird.

Das Team ist sehr vielfältig und hat Spezialisierungen in den Bereichen Fernerkundung, Geochemie, Astrobiologie, Planetenanalogsysteme, Biogeochemie, Geobiologie, Planetenwissenschaften und Geophysik. Der leitende Forscher Dr. Jacob Buffo vom Dartmouth College wird von einer Reihe von Co-Ermittlern aus verschiedenen Institutionen unterstützt, die jeweils ihr eigenes Fachwissen und oft auch ihre eigenen Instrumente in das Projekt einbringen: Dr. Alexandra Pontefract von der Georgetown University; Prof. Magdalena Osburn und Doktorand Floyd Nichols von der Northwestern University; Dr. Mitchell Barklage vom Illinois State Geological Survey und der Northwestern University; Doktorandin Emma Brown an der Arizona State University; und Doktorandin Emmy B. Hughes am Georgia Institute of Technology.

Wir danken der Halıcıoğlu Family Foundation für die großzügige Unterstützung der Entwicklung und Umsetzung des STEP-Stipendienprogramms. Wir danken auch allen unseren Mitgliedern, die unsere Wissenschafts- und Technologieprojekte schon lange vor der Erfindung des Begriffs Crowdfunding per Crowdfunding finanziert haben. Vielen Dank an die Mitglieder unseres Vorstands, die am Prüfungsprozess der Vorschläge teilgenommen haben. Und vielen Dank an alle, die vorgeschlagen haben. Es gab weitaus wertvollere Vorschläge, als wir in dieser Runde finanzieren konnten.

Unterstützen Sie noch heute das Team der Astronomen, die die Erde verteidigen, mit einem Geschenk.

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