چیزی که انسان‌ها باید با خود حتما به مریخ ببرند

مندوزا می‌گوید: "شما این سیستم را دارید که در آن انسان‌ها به مگس‌ها غذا می‌دهند مگس‌ها به گیاهان و حیوانات غذا می‌دهند گیاهان و حیوانات به انسان‌ها غذا می‌دهند".

در ابتدا فقط یک گل بود، اما "امانوئل مندوزا" دانشجوی کارشناسی در دانشگاه A&M تگزاس سخت تلاش کرده بود تا به شکوفه دادن آن کمک کند. هنگامی که این گیاه از مجموعه نخود فرنگی بیرون آمد و سپس گل‌ها به دنبال آن آمدند او می‌توانست آینده‌ای را که ممکن است در جهان دیگری در میلیون‌ها مایل دورتر از زمین پیش بینی کند را قدری بهتر ببیند.

برخی از آن‌ها در خاکی به منظور تقلید از سطح سنگی به اصطلاح سنگ پوشه*‌های غیر مهمان نواز مریخ، مخلوطی از سنگ‌های دانه دار، فرسایش یافته و مواد معدنی که سطح آن سیاره را می‌پوشانند رشد کردند. مندوزا به آن سنگ پوشه‌های شبیه سازی شده کودی به نام فِرَس اضافه کرده بود که ضایعاتی که پس از خوردن و هضم لارو مگس سرباز سیاه باقی می‌ماند را شامل می‌شد و در اصل کود حشره بود و به مدفوع کرم نوزاد، موریانه و مانند آن نیز اطلاق می‌شود.

هدف مندوزا و همکاران اش آن بود که ببینند آیا کود فرس و حشرات ایجاد کننده آن ممکن است روزی به فضانوردان در رشد مواد غذایی و مدیریت زباله در مریخ کمک کنند یا خیر. لارو مگس سرباز سیاه می‌تواند زباله‌های آلی فضانوردان را مصرف کند و آن‌ها را به شکل فرس پردازش نمایند که می‌تواند به عنوان کود برای جذب گیاهان از خاک بیگانه استفاده شود. انسان‌ها می‌توانند گیاهان و حتی مواد غذایی ساخته شده از لارو را بخورند و زباله بیش تری برای ادامه چرخه تولید نمایند. در حالی که ممکن است در نهایت این روشی نباشد که فضانوردان در مریخ تولید می‌کند، اما آنان باید مواد غذایی را پرورش دهند.

"لیزا کارنل" مدیر بخش علوم زیستی و فیزیکی ناسا می‌گوید: "واقعیت آن است که ما نمی‌توانیم همه چیز را با خود به مریخ ببریم". با این وجود، باغبانی صرفا به یک قطعه زمین، کمی آب، یک پرتو نور خورشید نیاز ندارد. باغبانی به جانداران نیز نیاز دارد: حشرات مانند مگس‌های سرباز سیاه و میکروارگانیسم‌هایی که این سیستم‌های اکولوژیکی را در حالت کار نگه می‌دارند. در نتیجه سفر به مریخ برای اقامت طولانی مدت صرفا انسان را شامل نمی‌شود.

"اسکات پارازینسکی" فضانورد سابق ناسا که نزدیک به دو ماه را در فضا گذرانده بود می‌گوید: "در حال حاضر زمانی که به فضا می‌روید بیش‌تر شبیه به سفر کمپینگ* طولانی مدت است. فضانوردان مواد غذایی یخ زده (و تقویت کننده‌های طعم مانند سس تند) را با خود به همراه می‌برند. اگر در ایستگاه فضایی بین المللی باشند ممکن است به سبزی‌های تازه از طرح‌های ازمایشی مانند کاهو نگاهی بیاندازند، اما به ندرت آن را مصرف می‌کنند".

با این وجود، برای باقی ماندن طولانی مدت در سطح مریخ فضانوردان نمی‌توانند به انبار‌های فضایی خود تکیه کنند آنان به باغ‌های مریخی نیاز دارند و باغ‌های مریخی به اندکی کمک رسانی شاید از سوی لارو مگس سرباز سیاه و مدفوع آن نیاز دارند. "هلن الیسن" محقق دانشگاه واخنینگن در هلند می‌گوید:"آن‌ها (لارو مگس سرباز سیاه) غذاخورندگان بسیار پرخاشگری هستند. آنان تقریبا هر چیزی را می‌خورند و اگر به خوبی تغذیه کنند فرس زیادی ایجاد می‌کنند".

در پنج یا ۱۰ سال گذشته دانشمندان شروع به استفاده از فرس سرشار از نیتروژن، پتاسیم، فسفر و هم چنین باکتری به عنوان کود کرده اند. این ماده هم چنین حاوی کیتین از بدن حشرات و مواد آلی باقیمانده است. دکتر الیسن اخیرا مقاله‌ای را در مورد چگونگی تاثیر فرس بر روی گیاهان و خاک منتشر کرده و یکی از نکات اصلی‌ای که به آن اشاره نموده آن است که ارزش ضایعات حشرات با ارزش غذای مصرف شده توسط آنان مطابفت دارد. برای مثال، اگر به لارو چمن بدهید فرس غنی و با کیفیتی تولید نمی‌کند، اما اگر ضایعات غذایی با انرژی بالاتر بدهید احتمال تولید فرس باکیفیت‌تر وجود خواهد داشت. الیسن می‌گوید: "در مورد ما انسان‌ها می‌گویند ما همان چیزی هستیم که می‌خوریم این موضوع در مورد لارو‌ها نیز صدق می‌کند".

"جفری تامبرلین" استاد حشره شناسی در دانشگاه A&M تگزاس پس از ۲۵ سال مطالعه بر روی مگس‌های سرباز سیاه به خوبی به این موضوع پی برده است و دیگران را برای هدف خود به خدمت گرفته است. برای مثال، "نوآ لمکه" یک دانشجوی فارغ التحصیل به A&M در تگزاس رفت تا در مورد رفتار تولید مثل مگس‌های سرباز سیاه تحقیق کند. او که از طریق استفاده از یک برنامه تحقیقاتی که به دانشجویان فارغ التخصیل اجازه می‌دهد برای پروژه‌های خاص به دانشگاه‌های دیگر بروند با مندوزا دانش آموخته رشته مهندسی هوافضا که در مقطع دبیرستان سعی کرده بود تربچه را در خاک شبیه سازی شده مریخ پرورش دهد ملاقاتی داشت.

مندوزا می‌گوید: "سرفصل پروژه او این بود که مگس‌های سرباز سیاه می‌توانند دنیا را تغذیه کنند، اما ما به تعداد بیشتری از آن‌ها نیاز داریم". در آن زمان مندوزا فکر کرد که شاید مگس‌ها بتواند در عوض به تغذیه دنیای دیگری کمک کنند. او می‌گوید:"من فکر کردم و با خود گفتم:"خب، چه چیزی مانع از استفاده من از این به عنوان یک کاتالیزور برای توسعه علاقه ام به کشاورزی فضایی می‌شود؟ "

به زودی ایده یک سیستم کامل گردهم آمد. لارو‌ها می‌توانند ضایعات غذای فضانوردان را بخورند و برای بارور کردن خاک‌های بد بیگانه فرس تولید کنند که خود می‌تواند گیاهان غذایی را تولید کند. سپس لارو‌ها خود می‌توانند به منبع پروتئینی تبدیل شوند که فضانوردان یا حیواناتی که ممکن است همراه شان بیاورند می‌توانند آن را مصرف کنند. مندوزا می‌گوید:"شما این سیستم را دارید که در آن انسان‌ها به مگس‌ها غذا می‌دهند مگس‌ها به گیاهان و حیوانات غذا می‌دهند گیاهان و حیوانات به انسان‌ها غذا می‌دهند".

آن‌ها تصمیم گرفتند قابلیت کوددهی فرس را روی نخود فرنگی کاشته شده در خاک شبیه سازی شده مریخ آزمایش کنند. دکتر تامبرلین در ابتدا در مورد نتیجه این ازمایش تردید داشت. او می‌گوید: "وقتی پیش من آمدند و گفتند:"هی، ما می‌خواهیم خاک مریخ را بگیریم" گفتم:"خاک مریخ را از کجا آورده ای"؟ آنان گفتند:"اوه، نه، ما یک تامین کننده داریم". این باغ مریخی یک شرکت مستقر در تگزاس بود. با سنگ پوشه شبیه سازی شده در دسترس فرس با خاک شبیه سازی شده مریخ به نسبت‌های مختلف ترکیب شد تا مشاهده شود که نخودفرنگی‌ها نسبت به آن چه واکنشی از خود نشان می‌دهند.

در یک آزمایش آن ترکیب از فرس به میزان صفر و تماما سنگ پوشه بود. در آزمایش دیگر تماما فرس و بدون سنگ پوشه بودند و در آزمایش سوم درصد‌های بین آن دو آزمایش قبلی پوشش داده شدند. سپس آن گروه رشد این گیاهان را با فضای سبز محصور شده در خاک گیاه مصرفی که با نسبت‌های مختلف فرس نیز بارور شده بود را مورد مقایسه قرار داد. پس از آن آزمایش آنان محدوده را کاهش داده و درصد فرس را از صفر به ۵۰ مورد آزمایش قرار دادند.

لمکه می‌گوید: "نخود فرنگی‌ها دست کم اگر شرایط مناسب باشد هم در خاک مریخ و هم در مخلوط گلدانی عملکرد مشابهی دارند". او می‌افزاید:"مصرف زیاد فرس برای سلامت گیاه مضر است. آن گیاهان مواد مغذی زیادی دریافت می‌کنند. فرس بسیار کمی دریافت می‌کنند و نیتروژن کافی دریافت نمی‌کنند که برای جوانه زدن مناسب نیست". او اشاره می‌کند که مقدار بهینه "حدود ۱۰ درصد" بود و به نظر می‌رسد که به خوبی کار کند.

به نظر می‌رسد میکروب‌هایی که فرس با آن مخلوط می‌شود نیز کمک می‌کنند مانند خرد کردن سنگ پوشه‌ها که نوعی کار هاون مانند برای فضانوردان آینده محسوب می‌شود و بهتر می‌تواند آب را جذب کند. مندوزا اخیرا این نتیجه را در کنفرانس انجمن حشره شناسی آمریکا ارائه کرد و امیدوار است که از پیشینه مهندسی خود برای شروع کار بر روی یک سیستم فیزیکی استفاده کند که در واقع می‌تواند در اکتشافات فضایی مورد استفاده قرار گیرد و حشرات و تولید آن‌ها را دور از خانه زمینی شان حفظ کند.

تحقیقات مندوزا، لمکه و دکتر تامبرلین کار‌هایی را که ناسا و دیگر گروه‌های تحقیقاتی فضایی سال‌ها انجام می‌دهند از جمله مطالعاتی در مورد چگونگی تاثیر محیط فضا بر روی حشرات، میکروب‌ها و سایر موجودات زنده را به جلو می‌برد. دکتر کارنل می‌گوید:"تاردیگراد (خرس آبی)، نماتُد (کرم‌های لوله‌ای)، مگس میوه و قارچ مخمر. ما به همه چیز نگاه می‌کنیم".

در زمینه غذا محققان کمی ترکیب گیاهان و جانوران را انجام داده اند. آزمایشگاهی در فلوریدا یک نامزد نهایی در زمینه چالش مواد غذایی فضایی ناسا است که روی یک سیستم رشد گیاه و قارچ که شامل حشرات است کار می‌کند. در اینجا حشرات جدا از گیاهان زندگی می‌کنند، اما برای مصرف آن‌ها دی اکسید کربن تولید می‌کنند. دکتر کارنل می‌گوید: "ما به دنبال این هستیم که چگونه میکروب‌های مناسب را بیاوریم تا بتوانیم مخلوط خاکی بسیار قوی‌تر ایجاد کنیم. "

مطالعه اخیر دانشمندان دانشگاه کشاورزی چین که مقاله‌ای از یافته‌های آن در نشریه Communications Biology منتشر شده نشان داد که سه نوع باکتری در هم آمیخته که در خاک شبیه سازی شده ماه رها می‌شوند با تبدیل فسفر به دام افتاده در خاک متروک به گونه‌ای که گیاهان می‌توانند مصرف کنند به گیاهان کمک کردند بزرگتر و سبزتر شوند. او می‌افزاید: "با این وجود، حضور آن میکروب‌ها به طرح پرسش‌های دیگری منجر می‌شود مانند آن که چگونه آن همراه برده شدگان به مریخ فاقد کارت دعوت! ممکن است در فضا یا سطح جهان دیگری تغییر کنند و چگونه بر میکروبیوم‌های فضانوردان انسانی تاثیر می‌گذارند".

محققان خانه نشین بر روی سیاره زمین از خاک مریخ شبیه سازی شده استفاده کرده اند همان طور که مندوزا این کار را انجام داد تا درباره رشد محصول در جایی دیگر به غیر از زمین نکاتی را بیاموزد.

مجموعه جدیدی از توصیه‌های تحقیقاتی برای بخش علوم زیستی و فیزیکی ناسا فضا را برای پروژه‌های بیش تری از این قبیل در ۱۰ سال آینده باز کرده است. در چارچوب این توصیه‌ها ناسا در حال بررسی کارزاری به نام BLiSS یا سیستم‌های حمایت از حیات زیست سازنده است که هدف آن ایجاد و درک سیستم‌هایی است که غذای باکیفیت، هوا و آب تازه، پردازش زباله‌ها و ایجاد محیط‌های فضایی برای مدت زمان طولانی مستقل از زمین را فراهم می‌کنند.

دکتر کارنل می‌گوید که سیستم پرواز مگس سرباز به خوبی با این ایده مطابقت دارد. این زباله‌ها را مصرف می‌کند، می‌تواند کود تولید نماید و این قابلیت فواید زیادی به همراه خواهد داشت. او می‌افزاید: "ناگفته نماند که فضانوردان می‌توانند لارو حشره را برای یک شام مقوی یا به عنوانی یک شیک پروتئینی پس از تمرین ریزگرانشی* نیز بخورند".

خوردن نخود فرنگی‌های بارور شده توسط لارو مگس یک موضوع است، اما خوردن خود بچه‌های آن حشره ممکن است برای فضانوردان دشوار باشد. دکتر پارازینسکی می‌گوید:" تا زمانی که تغذیه وجود داشته باشد احتمالا به نحوی آن را انجام خواهند داد، اما من نمی‌خواهم اولین کسی باشم که آن غذا را می‌خورم".

در هر صورت انسان‌ها باید این همراهان در حال چرخش را همراه با برخی از آن‌ها که برای دیدن بسیار کوچک هستند با خود به فراتر از زمین ببرند، زیرا تنها راه برای زنده ماندن در آنجا این است که آنجا را بیش‌تر شبیه به اینجا (زمین) سازند سیاره‌ای که مملو از جانوران غنی از مواد مغذی است.

*لایه‌ای از سنگ یا پوششی از واریزه‌های سنگی که روی سنگ بستر را می‌پوشاند.
*یک نوع فعالیت و سفر است که در فضای باز و طبیعت انجام می‌شود.
* ریزگرانش یا میکروگرانش به شرایطی گفته می‌شود که همانند بی وزنی و گرانش صفر است با این تفاوت که نیروی گرانش دقیقا صفر نیست و مقدار کوچکی دارد.