Voedsel verbouwen op de planeet Mars is waarschijnlijk mogelijk. Dat blijkt uit onderzoek van ecoloog Wieger Wamelink van de Wageningen Universiteit. Hij plantte verschillende zaadjes in door de NASA nagemaakte Marsgrond, en die ontkiemden. Het resultaat van het onderzoek is belangrijk voor plannen voor de mogelijke vestiging van mensen op de rode planeet, zoals het Nederlandse initiatief Mars One.
Welke gewassen groeien succesvol op Marsgrond?
Wamelink probeerde op de nagemaakte Marsgrond vijftien soorten gewassen te verbouwen. Rogge, tuinkers, tomaat, brandnetel en wortels waren een succes. De tomaten van de Marsbodem bleken uiteindelijk identiek aan die uit de winkel. Radijzen, erwten, rogge, rucola, prei, quinoa, bieslook en spinazie maakten deel uit van de eerste selectie geteelde groenten, terwijl later ook aardappelen en pindaplanten volgden. De resultaten tonen aan dat de totale opbrengst op Mars bijna gelijk is aan die op aarde; op de maan is die circa 50 procent.
Problemen en beperkingen van Marsbodems
Een belangrijk punt is dat de Marsbodem veel zware metalen bevat. De planten kunnen wel tegen deze metalen, maar de eetbaarheid van de vruchten kan daardoor in het geding komen. Daarnaast bleek dat er relatief weinig meststoffen in de grond zitten; stikstof in een opneembare vorm ontbreekt. Door gebruik te maken van vlinderbloemigen zoals klavers, lupine en erwten en door stelselmatig groenresten onder te werken, kan de bodem bemest worden en zo een continu systeem vormen.
De aarde beschikt over vloeibaar water en zuurstof; op Mars ontbreekt die luchtmassa en zijn temperaturen extreem laag. Daarom moet alles binnen gebeuren in een kas met LED-verlichting, en kunnen planten profiteren van ijs als waterbron. Buiten op Mars is er geen geschikte atmosfeer en wordt kosmische straling sterk uitgeoefend op gestelde ecosystemen; dit vereist afscherming en stralingsbescherming voor zowel mens als plant.
Lucht, licht en bestuiving: hoe wordt alles mogelijk?
De planten moeten op Mars in een kas met voldoende licht en lucht worden verbouwd. Insecten van de aarde, die voor bestuiving zorgen, zouden mee kunnen komen om de vruchtzetting te bevorderen. Een derde factor is de zwaartekracht: op Mars is alles ongeveer drie keer lichter dan op aarde, wat mogelijk invloed heeft op groei en fruitzetting; dit thema is echter nog niet volledig opgehelderd.
Naast de groeibedragen op Marsgrond hebben onderzoekers ook naar maanbodem gekeken. De resultaten aangeven dat groententeelt op maanbodem aanzienlijk minder opbrengst oplevert dan op Marsbodem; de minder vochtvasthoudende structuur en andere gevinsten spelen mee. Een volledig systeem omvat uiteindelijk de interactie van planten met de juiste bacteriën, schimmels en bestuivers zoals hommels.
Urine als meststof en andere onderhoudsstrategieën
In urine zitten nutriënten zoals struviet, wat als meststof voor Marsplanten kan dienen. Het Food For Mars & Moon-project onderzoekt daarom ook het gebruik van menselijke urine als meststof en werkt aan mogelijkheden voor een zelfvoorzienende Marskolonie. Een circulair systeem waarin resten en meststoffen terug de bodem in gaan, is essentieel, omdat bij aankomst op Mars weinig voedsel en materialen beschikbaar zijn.
Experimenten en tijdlijn
In Wageningen opende zich een langlopende onderzoeksroute naar ruimtelandbouw. In 2013 begon een team met grootschalige experimenten om te toetsen of plantensoorten kunnen groeien op Mars- en maanbodemsimulant. Het onderzoek, voortgezet in latere jaren, toonde aan dat onder meer tomaten, erwten en rogge kunnen worden geteeld onder gecontroleerde omstandigheden. De eerste Mars- en maan-tuinbouw zal waarschijnlijk pas na 2030 echt van start gaan, terwijl men op maanbasis mogelijk al vanaf de jaren 2020 experimenten uitvoert.
De gebruikte grondsimulanten zijn commercieel beschikbaar: NASA-simulanten gebaseerd op Hawaiiaanse vulkanische as (Marsgrond), evenals regoliet afkomstig uit de Mojavewoestijn en een synthetische variant van de Universiteit van Californië. Een volledig ecosysteem vereist echter ook aanbod van bacteriën, schimmels en bestuivers zoals hommels. Het onderzoek bekijkt verder hoe straling, temperatuur en zuurstofarm milieu de planten beïnvloeden en of menselijke urine als meststof de opbrengst kan verhogen.
Praktische toepassingen en toekomstige visie
De onderzoekers concluderen dat voor langdurige kolonisatie op Mars de bewoners zelfstandig voedsel zullen moeten produceren. Het idee van stadslandbouw ondergronds of in grotten biedt logische voordelen: schuilen tegen straling, controle over luchtdruk en temperatuur, en een mogelijkheid om water te winnen uit ijs. Een groentewinkel op Mars kan in theorie bestaan uit gewassen zoals aardappelen, tomaten, wortels en kruiden, geteeld op Marsbodem met de juiste bewatering en bemesting.
De smaak en eetbaarheid van Marsgroenten blijken veelbelovend: de tomaten voldeden aan eetbaarheids- en kwaliteitseisen, en rucola blijkt mogelijk wat pittiger van smaak te zijn op Marsbodem. Echter, de aanwezigheid van zware metalen en het tegengaan van contaminatie blijven aandachtspunten; daarom worden groenten na oogst goed gewassen om zand te verwijderen en mogelijk schadelijke stoffen te minimaliseren.
Financiering en samenwerking
Het Food For Mars & Moon-project draait ook op crowdfunding en sponsoring. Een kilo Mars- of maansimulantbodem kost ongeveer 25 euro, waarmee men een aantal potten kan vullen. Bedrijven zoals Rijk Zwaan, NIPAK en Van der Lugt Plantenkwekerij leveren materialen en zaden. Mars-One biedt media-steun, terwijl Wageningen University & Research de publiciteit en aanverwante zaken ondersteunt. De financiën komen uit merchandising en sponsorbijdragen.
Wat betekent dit voor de toekomst van Marskolonies?
De bevindingen van Wageningen laten zien dat er mogelijk groenten kunnen worden geteeld op Marsgrond onder gecontroleerde omstandigheden. De belangrijkste lessen betreffen het belang van een volledig ecosysteem, water- en voedingsstoffenbeheer, en bescherming tegen kosmische straling. De planning voor langdurige menselijke aanwezigheid op Mars impliceert uiteindelijk de noodzaak van een robuuste, zelfvoorzienende voedselproductie.
In de toekomst zullen ruimtelandbouwers naar verwachting de eerste stappen richting een permanente Marsbasis zetten rond 2030 en verder. De echte uitdagingen liggen in het handhaven van een zelfvoorzienend voedselsysteem, het borgen van voedselveiligheid en het optimaliseren van gewasopbrengsten onder Marsomstandigheden. Het onderzoek naar Marsgroenten is daarmee een cruciale stap richting duurzame menselijke bewoning van de rode planeet.