จะปลูกพืชอย่างไรหากเราต้องอาศัยอยู่บนดาวเคราะห์สีแดง

โดย Briardo Liorente, มหาวิทยาลัย Macquarie
เครดิต: Sergey DV/Shutterstock

 

บทความนี้ถูกตีพิมพ์ครั้งแรก ใน The Conversation สำนักพิมพ์สนับสนุนบทความให้กับ Space.com’s Space.com’s Expert Voices: Op-Ed & Insights

การเตรียมการนั้นพร้อมที่จะดำเนินการต่อไป สำหรับ พันธกิจ ซึ่งจะนำมนุษย์ไปเหยียบบนดาวอังคารภายในระยะเวลาประมาณ 10 ปี ข้างหน้า ถ้าพันธกิจนี้นำไปสู่การสร้างอาณานิคมถาวรที่ดาวเคราะห์แดงแล้วผู้คนที่จะอาศัยอยู่บนนั้นจะกินอะไรเป็นสิ่งดำรงชีพ

ถ้ามนุษย์สามารถไปถึงดาวอังคารได้ ความท้าทายหลักๆสำหรับการสร้างอาณานิคมคือการสร้างแหล่งอาหารที่ยั่งยืน ค่าใช้จ่ายในการส่งทรัพยากรจากโลกนั้นมหาศาลจนเป็นไปไม่ได้ [ความท้าทายของผู้สร้างอานานิคมบนดาวอังคาร (อินโฟกราฟิกส์)]

มนุษย์บนดาวอังคารจะต้องไม่พึ่งพาการจัดส่งอาหารและอุปกรณ์จากโลก มีความจำเป็นต้องพึ่งพาตนเองและทำการเกษตรอย่างยั่งยืน

การค้นพบล่าสุด พบของเหลวที่เป็นน้ำบนดาวอังคาร –  ซึ่งเป็นข้อมูลใหม่กับคำถามว่าเราจะพบกับสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์นี้หรือไม่ –เพิ่มความเป็นไปได้ที่จะช่วยปลูกพืชเป็นอาหาร

แต่น้ำเป็นเพียงแค่หนึ่งในหลายๆปัจจัยที่เราต้องการในการปลูกพืชเพื่อเป็นอาหารในจำนวนที่เพียงพอบนดาวอังคาร

 

อาหารประเภทไหน?

งานวิจัยเดิมได้นำเสนอการใช้ จุลินทรีย์ เป็นแหล่งอาหารบนดาวอังคาร การใช้เรือนกระจกปลูกพืชไร้ดิน และควบคุมสภาวะแวดล้อม เหมือนกับ การทดสอบ ปลูกพืชบนสถานีอวกาศนานาชาติ อันเป็นอีกหนึ่งทางเลือกในเดือนนี้ วารสาร Genes เราได้เสนอมุมมองที่มีพื้นฐานมาจากการใช้ชีววิทยาสังเคราะห์ระดับสูงเพื่อปรับปรุงความเป็นไปได้ของการปลูกพืชบนดาวอังคาร

ชีววิทยาสังเคราะห์ คือ สาขาที่เติบโตอย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นการควบรวมเอาหลักการต่างๆมาจากวิศวกรรมศาสตร์, วิทยาศาสตร์ DNA และ วิทยาการคอมพิวเตอร์ (ในสาขาอื่นๆอีกมากมาย) เพื่อทำให้เกิดและปรับปรุงกระบวนการใหม่ๆต่อสิ่งมีชีวิต

ไม่เพียงแต่เราสามารถอ่าน DNA ได้ แต่เรายังสามารถออกแบบ ทดสอบและสร้างระบบชีวภาพได้อีกด้วย ยีสต์ เป็นเพียงหนึ่งตัวอย่างของจุลินทรีย์ที่ทำงานในโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งปัจจุบันจีโนมทั้งหมด(genome) กำลังถูกรื้อปรับระบบโครงสร้างใหม่โดยสมาคมนานาชาติ

เทคโนโลยีมีความก้าวหน้ามากจนถึงปัจจุบันซึ่งวิศวกรรมพันธุกรรมมีความแม่นยำและในขณะนี้ระบบอัตโนมัติสามารถควบเข้าด้วยกันกับหุ่นยนต์อัตโนมัติ ดังเป็นที่รู้จักอย่างเช่นโรงหล่อชีวภาพ

โรงหล่อชีวภาพเหล่านี้สามารถทดสอบ DNA ได้นับล้านๆควบคู่กันไปเพื่อค้นหาสิ่งมีชีวิตที่มีคุณลักษณะต่างๆที่เรากำลังมองหาอยู่

 

ดาวอังคาร: คล้ายโลกแต่ไม่ใช่

แม้ว่าดาวอังคารจะมีความคล้ายโลกมากที่สุดในกลุ่มดาวเคราะห์เพื่อนบ้าน แต่ก็มีความแตกต่างกันมากในหลายๆด้าน

แรงดึงดูดบนดาวอังคารมีแค่ราวหนึ่งในสามของแรงดึงดูดโลก ดาวอังคารรับแสงอาทิตย์ประมาณครึ่งหนึ่งจากที่เราได้รับบนโลก แต่มีรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีคอสมิกที่เป็นอันตรายจากและเข้มข้นกว่ามาก อุณหภูมิพื้นผิวของดาวอังคารอยู่ที่ประมาณ –60องศาเซลเซียสและมีชั้นบรรยากาศบาง ๆ ที่ส่วนใหญ่เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ดินของโลกมีความชื้นและอุดมไปด้วยสารอาหารและจุลินทรีย์ซึ่งทำให้พืชเจริญเติบโต ดินของดาวอังคารมีความแตกต่างโดยปกคลุมไปด้วยเปลือกหินตะกอน เป็นสสารแห้งซึ่งมีสารเคมีเปอร์คลอเรต ที่เป็นพิษต่อมนุษย์

แม้จะพบทะเลสาบอยู่ใต้ผิวอยู่ด้วยก็ตาม – น้ำบนดาวอังคาร ส่วนใหญ่อยู่ในรูปของน้ำแข็ง และความดันชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ที่ต่ำทำให้น้ำที่มีสถานะเป็นของเหลวเดือดที่อุณหภูมิประมาณ 5 องศาเซลเซียส

พืชบนโลกมีวิวัฒนาการมาเป็นเวลาร้อยล้านปีแล้วและได้ปรับตัวให้เข้ากับสภาพของโลก ซึ่งจะไม่เจริญเติบโตได้ดีบนดาวอังคาร ซึ่งหมายความว่าทรัพยากรที่สำคัญจะขาดแคลนและมีค่ามากสำหรับมนุษย์บนดาวอังคาร เช่นของเหลวที่เป็นน้ำและพลังงาน จำเป็นต้องได้รับการจัดสรรเพื่อสามารถทำการเพาะปลูกที่มีประสิทธิภาพ โดยสร้างสภาวะที่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของพืชที่ดีที่สุด

 

การปรับสภาพพืชให้เข้ากับดาวอังคาร

อีกทางเลือกหนึ่งที่สมเหตุสมผลมากขึ้นคือการใช้ชีววิทยาสังเคราะห์เพื่อพัฒนาพืชที่มีคุณสมบัติเฉพาะสำหรับดาวอังคาร ความท้าทายนี้สามารถจัดการได้และติดตามได้อย่างรวดเร็วด้วยการสร้างโรงงานชีวภาพที่มุ่งเน้นสำหรับดาวอังคารโดยเฉพาะเครื่องมือให้ความสะดวกอัตโนมัตินั้นจะต้องสามารถเร่งการออกแบบทางชีววิทยาและทดสอบประสิทธิภาพภายใต้สภาวะจำลองของดาวอังคาร

ด้วยเงินทุนที่เพียงพอและความร่วมมือระหว่างประเทศ เช่นอุปกรณ์และห้องทดลองขั้นสูงสามารถพัฒนาลักษณะที่ต้องการเพื่อทำให้พืชเจริญเติบโตได้บนดาวอังคารภายในทศวรรษ

การพัฒนาควรครอบคลุมเรื่อง การสังเคราะห์แสง และการป้องกันอันตรายจากแสงแดด (เพื่อช่วยปกป้องพืชจากรังสี UV จากดวงอาทิตย์) เช่นเดียวกับความทนทานต่อความแห้งแล้งและอากาศเย็นต่างๆและการวิศวกรรมพันธ์ที่ทำให้พืชมีประสิทธิภาพสูง และยังต้องพัฒนาจุลินทรีย์เพื่อล้างพิษและปรับปรุงคุณภาพดินของดาวอังคารสิ่งเหล่านี้เป็นความท้าทายทั้งหมดของชีววิทยาสังเคราะห์สมัยใหม่

 

ประโยชน์ต่อโลก

การพัฒนาพันธุ์พืชรุ่นใหม่สำหรับมนุษย์บนดาวอังคารทำให้เกิดประโยชน์สำหรับมนุษย์บนโลกการเจริญเติบโตของประชากรโลกทำให้มีความต้องการอาหารเพิ่มมากขึ้น เพื่อตอบสนองปริมาณความต้องการนี้ เราจำเป็นต้องเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร แต่เราต้องทำโดยไม่ให้เกิดผลกระทบเชิงลบกับสิ่งแวดล้อม

ทางที่ดีที่สุดเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้คือการพัฒนาพันธุ์พืชที่ปลูกอย่างแพร่หลายอยู่ก่อนแล้ว จัดให้มีสิ่งอำนวยความสะดวกอย่างเช่นโรงงานชีวภาพที่จะนำประโยชน์อันยิ่งใหญ่เพื่อให้เวลาตอบสนองในเรื่องของ

การวิจัยพืชซึ่งมีผลต่อความมั่นคงทางด้านอาหารและการปกป้องสิ่งแวดล้อมในที่สุดแล้ว ผู้รับผลประโยชน์หลักในความพยายามที่จะพัฒนาพันธุ์พืชสำหรับดาวอังคารก็คือโลกนั่นเอง

Briardo Llorente, CSIRO ชีววิทยาสังเคราะห์เพื่อนร่วมทีมในอนาคต Macquarie University

บทความนี้ถูกตีพิมพ์ใหม่จาก The Conversation ภายใต้ใบอนุญาต Creative Commons อ่าน บทความต้นฉบับ ได้ในประเด็น และ การอภิปราย Follow all the Expert Voices – และแสดงความคิดเห็นได้ – ใน Facebook, Twitter และ Google + ทัศนคติต่างๆแสดงให้กับบรรดาผู้เขียนและสำนักพิมพ์ไม่มีความจำเป็นต้องสะท้อนทัศนคติต่างๆ บทความในภาคนี้ออกเผยแพร่ครั้งแรกใน Space.com


ที่มาบทความ : Briardo Llorente สืบค้นวันที่ : 23 กันยายน พ.ศ. 2561
สืบค้นจาก : https://www.space.com/41843-growing-crops-on-mars.html

Copyright © 2018 LEARN : อาณาจักรภูมิสารสนเทศ อาณาเขตแห่งการเรียนรู้