Meld je nu aan om onze wekelijkse nieuwsbrief te ontvangen
Kijk regelmatig in je mailbox voor meer I-Watchers nieuws

    Kan je tuinieren op Mars?

    Het gaat er de komende decennia waarschijnlijk echt van komen: de eerste mensen zetten voet op Mars. Wie die mensen gaan zijn, is nog in nevelen gehuld. Maar ze moeten in ieder geval groene vingers hebben. Want eenmaal op Mars aangekomen zullen ze hun eigen voedsel moeten verbouwen. En dat is zelfs voor botanisten – dat wil zeggen: mensen die ervoor gestudeerd hebben – een enorme uitdaging. Daar is Wieger Wamelink, onderzoeker aan de Wageningen Universiteit, de afgelopen jaren wel achter gekomen. In een kas in Wageningen probeerde hij de meest uiteenlopende planten en gewassen te verbouwen op nagebootste Marsgrond. De resultaten zijn verbijsterend en bemoedigend tegelijk. “We verwachtten weinig groei op de voedselarme bodem,” vertelt Wamelink. “En als er al iets zou ontkiemen, zou het snel doodgaan doordat er zoveel zware metalen in de grond zitten.” Voor de zekerheid stopten de onderzoekers dan ook vijf zaden in een potje. En dat hebben ze geweten. “We hadden kiemingspercentages die tussen de 80 en 90% lagen en moesten opeens 8400 planten monitoren!”

    Een aardappelplantje op Marssimulant. Afbeelding: Wieger Wamelink.

    Over de Marsgrond
    Dankzij orbiters en Marswagentjes hebben we de afgelopen decennia ontzettend veel over Mars geleerd. Maar nog nooit is er grond afkomstig van Mars naar de aarde gebracht. En dus kunnen we niet anders dan de samenstelling afleiden uit wat die orbiters en Marswagens ons vertellen. Op basis van die informatie heeft NASA verschillende ‘Marssimulanten’, oftewel nagebootste Marsbodems, gemaakt. “De eerste waar wij mee werken, was de JSC1A-variant,” vertelt Wamelink. “Deze bevatte wat veel ijzeroxide (het goedje dat Mars de kenmerkende rode kleur geeft, red.), maar was verder behoorlijk goed.” Naar schatting komt deze voor zo’n 90% overeen met de grond die we daadwerkelijk op Mars vinden. Inmiddels werkt Wamelink met de MMS-variant. “Deze heeft een lager ijzergehalte en is nog beter.” Grote vraag blijft natuurlijk in hoeverre deze ‘Marssimulanten’ representatief zijn voor wat we op Mars vinden. “Er blijven altijd verschillen,” stelt Wamelink. Dus ja: onderzoekers moeten een slag om de arm houden. Dat een gewas het goed doet op Marssimulant is geen hard bewijs dat het ook op de rode planeet zal gedijen. Bovendien is het ook goed om in het achterhoofd te houden dat de grond op Mars niet overal hetzelfde is; net als op aarde vind je er verschillende typen bodems. Dus verwacht niet dat je gewassen die op Marssimulant goed groeien straks ook op elke willekeurige plek op Mars kunt verbouwen. Daarnaast trakteren met name de Marsrovers ons nog regelmatig op nieuwe ontdekkingen als het gaat om de Marsbodem. “Zo werd er twee jaar geleden nog perchloraat ontdekt in de bodem,” vertelt Wamelink. Hij noemt het goedje – dat niet in de door hem verwerkte Marssimulant zit – “een mogelijke showstopper”. Maar daarover later meer.

    Klavers en brandnetel
    Dat eerste experiment met al die ontkiemende zaadjes was bijzonder veelbelovend. “Dat eerste jaar hadden we al bloeiende planten. En van de tuinkers hebben we in dat eerste jaar zelfs zaad gehad. En ook de brandnetel deed het heel goed.” Hetzelfde gold voor de klavers die vanwege één van hun uitzonderlijke vaardigheden waren uitgekozen om op de Marssimulant te groeien. “De Marsbodem bevat weinig nitraat,” legt Wamelink uit. Dit is een vorm van stikstof die planten kunnen opnemen en nodig hebben om te groeien. “Klavers zijn samen met bacteriën in staat om stikstof uit de lucht te halen en kunnen de grond dus als het ware bemesten.” En jawel, deze zo belangrijke bemesters wilden ook groeien op de Marsbodem. Tijd voor een volgende stap: groente.


    Hier zie je boontjes die (van boven naar onder) gegroeid zijn op Mars-, maan- en aardse bodem. Afbeelding: Wieger Wamelink.

    Groente
    Na het geslaagde experiment met onder meer klavers en brandnetels wilde Wamelink een andere prangende vraag beantwoorden: wat gebeurt er met de zware metalen – zoals kwik, cadmium en lood – die in de Marsbodem zitten? Worden die opgenomen door de planten die erop groeien? Om daar een goed antwoord op te krijgen, selecteerden Wamelink en collega’s een breed scala aan gewassen. “Bladgroente, dus groente waarvan je voornamelijk de bladeren eet, maar ook aardappelen (die onder de grond groeien) en gewassen waarvan je de zaden of vruchten nuttigt. We wilden alle delen waarin zware metalen zich konden ophopen, bestuderen.” Opnieuw is de oogst overvloedig. Een analyse van de gewassen volgt. “En er blijken geen zware metalen in te zitten.” Het is goed nieuws. Want het giftige kwik of lood wil je natuurlijk niet in je voedsel en uiteindelijk in jouw lichaam hebben.

    Lekker?
    Gewassen kunnen dus op nagebootste Marsgrond groeien. En ze bevatten geen zware metalen, dus je kunt ze rustig eten. Maar is op Marsbodem geteeld voedsel ook net zo lekker als op aarde? Wamelink heeft – nadat bewezen was dat de gewassen geen zware metalen herbergden (“Daarvoor durfde ik niet”) – natuurlijk geproefd. “Ik vond de tomaatjes die op de Marsbodem waren gegroeid wat zoeter smaken. En de rucola leek wat pittiger.” Maar laboratoriumonderzoek wees uit dat hij het zich inbeeldde. “We hebben de gewassen op meer dan 650 inhoudsstoffen laten testen, denk bijvoorbeeld aan suikers, vitamines en koolhydraten. En we konden geen enkel verschil vinden tussen de op Marsbodem en op aardbodem gekweekte gewassen. Dat hadden we echt niet verwacht. Maar ik was er heel blij mee. Want stel dat de voedingswaarde minder was geweest, dan had je er dus meer van moeten telen en eten.”

    Aardappeltjes en boontjes

    En dat was toch wel een probleempje geweest. Want het is niet zo dat we op Mars in de open lucht kunnen zaaien en oogsten. Het is er te koud en de kosmische straling is te gevaarlijk. Daarom zal een moestuintje op Mars onder de grond of in een afgeschermd gebouw moeten verrijzen. Dat betekent dat de ruimte om gewassen te verbouwen, beperkt is. En daarom moeten we ook extra goed nadenken over de gewassen die we daar gaan telen. “We moeten zoeken naar gewassen die in korte tijd kunnen groeien, weinig ruimte innemen en veel voedingsstoffen bevatten.” Wat er sowieso bij de eerste kolonisten op het menu zal staan? Aardappelen. “De aardappel gaat een grote rol spelen,” voorspelt Wamelink. “Dit gewas geeft veel energie, bevat essentiële voedingsstoffen en heeft een hoge opbrengst per vierkante meter.” Een andere favoriet: boontjes. “Bonen kunnen net als klavers stikstof uit de lucht halen en de bonenplant deed het echt ontzettend goed op de Marssimulant; we hebben al kilo’s bonen geoogst.” Wamelink ziet ook veel in de aardbeienplant. “Aardbeien zijn rijk aan vitamine E en C en die vitamines kunnen wel eens heel belangrijk blijken voor astronauten. Omdat Mars geen magnetisch veld en nauwelijks een atmosfeer heeft, word je aan het oppervlak blootgesteld aan heel schadelijke kosmische straling. Die straling genereert vrije radicalen die je cellen afbreken. Vitamines E en C kunnen die vrije radicalen invangen en onschadelijk maken. En zo kan voeding er dus voor zorgen dat astronauten gezond blijven.”

    REUSACHTIGE APPELBOMEN
    “De hoogste bomen op aarde zijn zo’n 120 meter. Hoger kunnen ze niet worden, omdat ze beperkt worden door de zwaartekracht.” Maar op Mars is de zwaartekracht veel beperkter. “Als je de hoogste bomen die we op aarde kennen op Mars neer zou zetten, zouden ze er tot wel drie keer hoger kunnen worden.” Dus als appelbomen een beetje groeien willen op de rode planeet, heb je grote kans dat het een hele klim wordt om te oogsten.”

    Andere planten waar Wamelink wel heil in ziet, zijn bijvoorbeeld de pindaplant en zonnebloem. “De pinda is een totaal ander gewas, maar bevat veel oliën en andere essentiële stoffen. Die plant zou ik dan ook graag op Marssimulant aan de gang krijgen.” Tot op heden lukt dat om onduidelijke redenen echter niet. “Op de Marsbodem is nog geen enkel zaadje van de pindaplant ontkiemd.” Wellicht dat de zonnebloem wat toegeeflijker is. “Als je die kunt verbouwen op Mars, kun je zonnebloemolie maken en dat is weer leuk voor bij de aardappelen; dan kun je frietjes maken!” Maar Wamelink heeft nog meer op zijn verlanglijstje staan. “Ik zou ook heel graag vruchtbomen willen telen op Marsgrond. Neem bijvoorbeeld appelbomen: de opbrengst ligt heel hoog en in appels zitten veel belangrijke vitamines. Eén nadeel is dat de bomen zo groot worden (zeker op Mars, zie kader, red.). Aan de andere kant: er zijn inmiddels ook al vruchtbomen – zoals kersen – in dwergvorm.” Misschien dat die meer geschikt zijn voor een Martiaans avontuur?

    Hier zie je een worm die zich in de Marssimulant friemelt. Experimenten hebben uitgewezen dat wormen niet alleen in de nagebootste Marsbodem kunnen overleven, maar zich er zelfs kunnen voortplanten. Afbeelding: Wieger Wamelink.

    Kip
    Wamelink hoeft zich voorlopig niet te vervelen; er zijn nog genoeg gewassen om mee te experimenteren. “Bovendien is groente kweken alleen niet genoeg,” zo vertelt hij. Er zal uiteindelijk een compleet ecosysteem naar Mars moeten worden gestuurd dat zichzelf in stand kan houden en waarbinnen mensen, dieren en planten kunnen gedijen. “De poep en plas van mensen moeten de bodem in als mest,” vertelt Wamelink. “Je hebt wormen nodig die dood materiaal de bodem in trekken, waar bacteriën het weer omzetten in voedingsstoffen voor planten. En je hebt bestuivers nodig (hommels of vliegjes), waardoor je idealiter maar één keer zaden mee hoeft te nemen.” En wellicht is er in dat ecosysteem ook wel een plekje weggelegd voor de welbekende kip. “Die moeten we misschien wel meenemen,” vindt Wamelink. “Kippen eten alles en kunnen dus – oneerbiedig gezegd – dienst doen als afvalverwerker. Ze leveren daarnaast kippenmest en zijn redelijk efficiënt: 50% van hun voedsel zetten ze om in kip en ei. En – hier moeten mensen altijd hard om lachen als ik dat zeg – ze kunnen dienst doen als huisdier en troost bieden. Je zit straks met vier tot acht mensen in een kleine ruimte en dan krijg je vanzelf ruzies en conflicten. Een handtamme kip kan dan troost bieden en psychologisch ook heel belangrijk blijken te zijn. Er is alleen één probleem: de kip moet er nog wel even heen. Biologen betwijfelen echter sterk of je een kippenei een half jaar – zolang duurt het om naar Mars te reizen – kunt bewaren. En levende kippen meenemen in een ruimteschip zie ik niet zo zitten.”

    KWEKEN IN WATER
    Wamelink zet in op het telen van planten in grond. Een andere optie is hydrocultuur: het kweken van gewassen in water. “Dat is misschien gemakkelijker, maar waar blijf je dan met de poep van mensen en hoe krijg je het organisch materiaal terug het systeem in? Daar moet je dan afzonderlijke oplossingen voor verzinnen.” In een ideale situatie wordt er volgens Wamelink op de grond en in het water gekweekt. “Stel dat er in het ene systeem ziektes komen, dan heb je het andere systeem nog.”

    Hindernissen
    Er valt duidelijk nog genoeg te onderzoeken. Maar het optimisme van Wamelink is niet te missen. Is hij er dan zeker van dat een moestuintje op Mars kan worden aangelegd? Die conclusie zul je hem niet zo snel horen trekken. Er zijn nog teveel onzekerheden. De belangrijkste? De aanwezigheid van het eerder al even genoemde perchloraat. “Als dat breed verspreid in de bodem voor komt, hebben we een probleem. Op dit moment weten we echter niet of het alleen in de bovenste laag van de bodem of ook dieper zit. Als het echt overal tot diep in de bodem voor komt, is plantengroei uitgesloten.” In dat geval zal de Marsbodem flink moeten worden aangepast voor we er voedsel op kunnen verbouwen. “Op aarde komt perchloraat in lage concentraties ook in de bodem voor. En er zijn bacteriën die het afbreken tot zuurstof (dat ze zelf gebruiken) en chloride. Chloride is ook een probleem, omdat het de bodem zout maakt. Aardappelen kunnen niet op een zoute bodem groeien, maar we experimenteren nu onder meer met lamsoor – dat kan chloride uit de bodem halen – waarna je er weer andere gewassen op kunt laten groeien en de lamsoor kunt nuttigen.” Een andere onzekere factor is de zwaartekracht. “Op Mars is minder zwaartekracht dan op aarde en de vraag is wat dat met de plantengroei gaat doen.” Op dit moment kan daar eigenlijk niets over worden gezegd. “Misschien dat er minder plantengroei is. Of dat planten trager groeien.”

    Het moge duidelijk zijn: hoewel we op onze planeet al zo’n 12.000 jaar de meest uiteenlopende gewassen verbouwen, zullen we op Mars opnieuw het wiel uit moeten vinden. Onder de eerste Marskolonisten zal zich dan ook ongetwijfeld een botanist bevinden, zo vermoedt Wamelink. “Met alleen de ervaring van een moestuintje in je achtertuin red je het niet.” Of dat besef bij de grote ruimtevaartorganisaties al begint in te dalen, is twijfelachtig. “Op het ISS wordt de laatste jaren wel wat meer geëxperimenteerd met het verbouwen van gewassen, maar je ziet dat er veel mislukt. Simpelweg doordat er sprake is van een gebrek aan kennis onder astronauten.” In het ISS is dat nog niet zo’n ramp. Maar dat wordt heel anders als je op een afgelegen planeet zit en de eerstvolgende lading voorraden nog een half jaar op zich laat wachten. Het moestuintje is dan geen hobby, maar een manier om te overleven. “Dit moet je op de rit hebben voor je naar Mars gaat,” stelt Wamelink. En nogmaals: zover zijn we nog niet. “Er is veel meer inspanning nodig.” Wamelink doet zijn best, maar zijn budgetten zijn beperkt. “Het is lastig om hier geld voor te krijgen. We hebben een kleine beurs gehad van de NWO en ook aangeklopt bij ESA en NASA. Maar ESA is zover nog niet en NASA wil geen geld in het buitenland spenderen.” Ondertussen zijn de grote ruimtevaartorganisaties en -bedrijven naar eigen zeggen nog wel van plan om rond 2030 mensen op Mars te zetten. “Maar ik heb er – als we op deze manier doorgaan – een hard hoofd in. Er moet nog veel gebeuren. En zo ver weg is 2030 nu ook weer niet.”

     

    © 2018 Natuur en Wetenchap vzw All Rights Reserved.