وصفات جديدة

يحاول العلماء زراعة الفاكهة والخضروات على سطح المريخ

يحاول العلماء زراعة الفاكهة والخضروات على سطح المريخ



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

وليس لإطعام الفضائيين

gmutlu / istockphoto.com

للرد ديفيد بوي سؤال ملح من عام 1971 ، "هل هناك حياة كوكب المريخ؟ " لا - ولكن قريبًا ، يمكن أن يكون هناك شيء جيد جدًا. ينفق Emerites في الولايات المتحدة أطنانًا من المال - أكثر من 5.4 مليار دولار - لتجربة زراعة الفواكه والخضروات على الكوكب الأحمر المقفر. كانت الدولة الغنية بالنفط تطمح للاستعمار على كوكب المريخ ، وبطبيعة الحال ، سيتعين على الناس تناول الطعام عندما يصلون إلى هناك.

تستخدم وكالة الفضاء الإماراتية موقعها هنا على الأرض كموقع اختبار لما يمكن أن يصبح المستقبل الزراعي للمريخ. يقولون أنها لا تختلف كثيرًا عن الصحراء ، حيث يبدو أنهما بيئتان غير صالحتين للسكنى حيث من غير المحتمل أن تزدهر النباتات.

"هناك أوجه تشابه بين المريخ والصحراء" ، كبير التخطيط الاستراتيجي لوكالة الإمارات للفضاء راشد الزعابي قال لبي بي سي. "المناظر الطبيعية في الإمارات ، التربة ، متشابهة".

تأتي هذه الجهود خارج هذا العالم استعدادًا لنهاية حقبة النفط ، أكبر صانع للأموال في المنطقة.

هناك 100 مليون شاب في المنطقة العربية. وقال مدير المشروع عمران شرف لبي بي سي "نريدهم أن يلعبوا دورًا في المستقبل وينقلوا المنطقة إلى المستوى التالي". "يتعلق الأمر بإنشاء اقتصاد ما بعد النفط ، قائم على المعرفة ، وقائم على الإبداع. لذلك من المهم أن نصبح مركزًا علميًا راسخًا. لقد أنشأنا العديد من المهندسين ، ولكن ليس الكثير من العلماء. [مشروع المريخ] هذا هو مجرد مهمة علمية ".

تطلق دولة الإمارات العربية المتحدة مسبارًا إلى المريخ من اليابان في عام 2020 ، مما يجعلها واحدة من تسع دول فقط تحاول استكشاف الكوكب. إذا نجحت الجهود ، تتوقع دولة الإمارات العربية المتحدة أن تطأ قدم الإنسان تربة الكوكب في غضون المائة عام القادمة.

أيضا - مغني الريف سامي كيرشو قد تريد تغيير كلمات تلك الأغنية التي كتبها عن صديقته الخائنة. (عندما يزرعون الكنتالوب على المريخ ، سأعود إليك.) انتظر هناك ، صديقي. لكن مهلا ، بالحديث عن الموسيقى وأماكن بعيدة عن متناول الإنسان ، ها هي 10 وجهات لا يمكنك السفر إليها - لأنها موجودة فقط في الأغاني.


هل يستطيع مزارعو الفضاء زراعة محاصيل على كواكب أخرى؟

إن عشاق الخيال العلمي ليسوا وحدهم مفتونين بإمكانية استعمار كوكب آخر. ينخرط العلماء في العديد من المشاريع البحثية التي تركز على تحديد مدى صلاحية الكواكب الأخرى للحياة.

المريخ ، على سبيل المثال ، يكشف المزيد والمزيد من الأدلة على أنه من المحتمل أن يكون لديه ماء سائل على سطحه ، ويمكن أن يصبح يومًا ما بعيدًا عن الوطن بالنسبة للبشر.

قال جياكومو سيرتيني ، الباحث في قسم علوم النبات والتربة والبيئة (DiPSA) في جامعة فلورنسا بإيطاليا: "إن ظاهرة استعمار الأراضي الجديدة أمر جوهري في الإنسان". "ومن ثم فإن توسيع أفقنا إلى عوالم أخرى يجب ألا يُحكم عليه بالغرابة على الإطلاق. قد يكون تحريك الناس وإنتاج الغذاء هناك ضروريًا في المستقبل."

من المرجح أن يضطر السفر البشري إلى المريخ ، للزيارة أو الاستعمار ، إلى الاستفادة من الموارد على الكوكب بدلاً من أخذ كل ما يحتاجونه معهم على متن سفينة الفضاء. هذا يعني زراعة طعامهم على كوكب آخر له نظام بيئي مختلف تمامًا عن كوكب الأرض.

نشر سيرتيني وزميله ريكاردو سكالينجي من جامعة باليرمو بإيطاليا مؤخرًا دراسة في علوم الكواكب والفضاء تقدم بعض الادعاءات المشجعة. يقولون أن أسطح كوكب الزهرة والمريخ والقمر تبدو مناسبة للزراعة. [BestSpaceFoods of All Time]

قبل تحديد كيفية استخدام تربة الكواكب ، قام العالمان أولاً باستكشاف ما إذا كان يمكن تحديد أسطح الأجسام الكوكبية كتربة نجمية.

قال سيرتيني: "بصرف النظر عن أي اعتبار فلسفي حول هذه المسألة ، فإن تقييم أن سطح الكواكب الأخرى عبارة عن تربة يعني ضمناً أنها" تتصرف "كتربة". "المعرفة التي تراكمت لدينا خلال أكثر من قرن من علوم التربة على الأرض متاحة للتحقيق بشكل أفضل في تاريخ وإمكانات جلد جيراننا من الكواكب."

واحدة من العقبات الأولى في فحص أسطح الكواكب ومدى جدواها في استكشاف الفضاء هو تطوير تعريف للتربة ، والذي كان موضوعًا لكثير من الجدل.

"إن الافتقار إلى تعريف فريد لـ" التربة "، مقبول عالميًا وشامل و (واحد) يوضح بوضوح ما هي الحدود بين التربة وغير التربة يجعل من الصعب تحديد المتغيرات التي يجب أخذها في الاعتبار لتحديد ما إذا كانت الأسطح خارج كوكب الأرض هي في الواقع تربة ، "قال سيرتيني.

في وقائع المؤتمر العالمي التاسع عشر لعلوم التربة الذي عقد في بريسبان ، أستراليا ، في أغسطس ، اقترح دونالد جونسون وديانا جونسون "تعريفًا عالميًا للتربة". لقد عرّفوا التربة على أنها "ركيزة على سطح الأرض أو بالقرب منه والأجسام المماثلة التي تم تغييرها بواسطة عوامل وعمليات بيولوجية و / أو كيميائية و / أو فيزيائية."

OnEarth ، خمسة عوامل تعمل معًا في تشكيل التربة: الصخور الأصلية ، والمناخ ، والتضاريس ، والوقت والكائنات الحية (أو الكائنات الحية في منطقة مثل النباتات والحيوانات). هذا هو العامل الأخير الذي لا يزال موضوع نقاش بين العلماء.

التعريف الشائع والملخص للتربة هو الوسيط الذي يتيح نمو النبات. ومع ذلك ، فإن هذا التعريف يعني أن التربة لا يمكن أن توجد إلا في وجود الكائنات الحية. يجادل سيرتيني بأن التربة مادة تحتوي على معلومات حول تاريخها البيئي ، وأن وجود الحياة ليس ضرورة.

قال Certinis "يعتقد معظم العلماء أن الكائنات الحية ضرورية لإنتاج التربة". "يشدد علماء آخرون ، بمن فيهم أنا ، على حقيقة أن أجزاء مهمة من كوكبنا ، مثل الوديان الجافة في أنتاركتيكا أو صحراء أتاكاما في تشيلي ، لديها تربة خالية من الحياة تقريبًا. إنهم يبرهنون على أن تكوين التربة لا يتطلب بيوتا."

يؤكد الباحثون في هذه الدراسة أن تصنيف المادة على أنها مواد صلبة يعتمد بشكل أساسي على التجوية. ووفقًا لهم ، فإن التربة هي أي قشرة أرضية لسطح كوكب تحتفظ بمعلومات حول تاريخها المناخي والجيوكيميائي.

تحدث التجوية بطرق مختلفة على سطح الزهرة والمريخ والقمر. الزهرة لها غلاف جوي عند ضغط يبلغ 91 ضعف الضغط الموجود على مستوى سطح البحر على الأرض ويتكون أساسًا من ثاني أكسيد الكربون وقطرات حمض الكبريتيك مع بعض كميات صغيرة من الماء والأكسجين.

يتوقع الباحثون أن التجوية على كوكب الزهرة يمكن أن تكون ناتجة عن تآكل المعالج الحراري الناتج عن الغلاف الجوي ، والانفجارات البركانية ، وتأثيرات النيازك الكبيرة ، وتآكل الرياح.

يُهيمن المريخ حاليًا على التجوية الفيزيائية الناتجة عن تأثيرات النيازك والتغيرات الحرارية بدلاً من العمليات الكيميائية.

وفقًا لسيرتيني ، لا يوجد نشاط بركاني نشط يؤثر على سطح المريخ ، لكن الاختلاف في درجات الحرارة بين نصفي الكرة الأرضية يسبب رياحًا قوية ، كما قال سيرتيني إن اللون المحمر للمناظر الطبيعية للكوكب ، والذي ينجم عن صدأ معادن الحديد ، يدل على التجوية الكيميائية في اللوح الأمامي.

في القمر ، طبقة من الصخور الصلبة مغطاة بطبقة من الحطام السائب ، وتشمل عمليات الطقس التي شوهدت على القمر التغييرات الناتجة عن تأثيرات النيازك والترسبات والتفاعلات الكيميائية التي تسببها الرياح الشمسية ، والتي تتفاعل مع السطح مباشرة.

ومع ذلك ، يعتقد بعض العلماء أن التجوية وحدها لا تكفي وأن وجود الحياة هو جزء جوهري من أي تربة.

قالت إلين جرابر ، الباحثة في معهد علوم التربة والمياه والبيئة في The VolcaniCenter: "عنصر المعيشة في التربة جزء من طبيعتها غير القابلة للتصرف ، وكذلك قدرتها على الحفاظ على حياة النبات بسبب مزيج من عنصرين رئيسيين: المواد العضوية في التربة والمغذيات النباتية". منظمة البحوث الزراعية الإسرائيلية.

أحد الاستخدامات الأساسية للتربة على كوكب آخر هو استخدامها للزراعة - لزراعة الغذاء والحفاظ على أي سكان قد يعيشوا يومًا ما على هذا الكوكب. ومع ذلك ، يتساءل بعض العلماء عما إذا كانت التربة شرطًا ضروريًا حقًا للزراعة الفضائية.

الزراعة بدون تربة؟ إنه ليس خيال علمي

قد تستحضر زراعة النباتات بدون أي تربة صورًا من فيلم "StarTrek" ، لكنها ليست خيالًا علميًا. Aeroponics ، كما تسمى عملية الزراعة بدون تربة ، تنمو النباتات في بيئة هواء أو ضباب مع أنف وقليل جدًا من الماء. جرب العلماء هذه الأساليب منذ أوائل الأربعينيات من القرن الماضي ، وقد تم استخدام أنظمة الطيران في قاعدة تجارية منذ عام 1983.

"ما الذي يعتقد أن التربة هي بيئة مسبقة للزراعة على الكواكب الأخرى -101125.htmln من أجل الزراعة؟" سأل جرابر. "هناك شرطان رئيسيان للزراعة ، الأول هو المياه والثاني هو مغذيات النباتات. تستخدم الزراعة الحديثة على نطاق واسع" وسائط الزراعة الخالية من التربة "، والتي يمكن أن تشمل العديد من الركائز الصلبة المتنوعة."

في عام 1997 ، تعاونت وكالة ناسا مع AgriHouse و BioServe Space Technologies لتصميم تجربة لاختبار نظام نمو نباتات التربة على متن محطة مير الفضائية. كانت ناسا مهتمة بشكل خاص بهذه التكنولوجيا بسبب انخفاض متطلباتها المائية ، واستخدام هذه الطريقة لزراعة النباتات في الفضاء من شأنه أن يقلل من كمية المياه التي يجب حملها أثناء الرحلة ، مما يقلل بدوره من الحمولة.

يمكن أيضًا أن تكون المحاصيل المزروعة بالهواء مصدرًا للأكسجين ومياه الشرب لأطقم الفضاء.

وتوقع جرابر: "أتوقع أنه عندما تصل البشرية إلى مرحلة الاستقرار على كوكب آخر أو القمر ، فإن تقنيات إنشاء ثقافة عديمة التربة ستكون متطورة".

Aliensoil: مفتاح الماضي والمستقبل

يحتوي سطح وتربة جسم كوكبي على أدلة مهمة حول قابليته للحياة ، سواء في الماضي أو في المستقبل ، على سبيل المثال ، ساعد فحص خصائص التربة العلماء على إظهار أن المريخ في وقت مبكر ربما كان أكثر رطوبة ودفئًا مما هو عليه حاليًا.

قال تيرتيني: "تعني دراسة التربة على جوارنا السماوي تحديد تسلسل الظروف البيئية التي تفرض الخصائص الحالية للتربة ، وبالتالي المساعدة في إعادة بناء التاريخ العام لتلك الأجسام".

في عام 2008 ، أجرى مسبار فينكس المريخ التابع لناسا أول تجربة كيميائية رطبة باستخدام تربة المريخ. قال العلماء الذين حللوا البيانات إن الكوكب الأحمر يبدو أن لديه بيئات أكثر ملاءمة للحفاظ على الحياة مما كان متوقعًا ، وهي بيئات يمكن أن تسمح يومًا ما للزوار البشر بزراعة المحاصيل.

قال سام كونافيس المحقق المشارك في فينيكس من جامعة تافتس في بيان صحفي صدر بعد التجربة: "هذا دليل إضافي على المياه لأن الأملاح موجودة". "نحن نحقق أيضًا عددًا لا بأس به من العناصر الغذائية أو المواد الكيميائية التي تحتاجها الحياة كما نعلم."

وجد الباحثون آثارًا للمغنيسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والكلوريد ، وكشفت البيانات أيضًا أن هذا الزيت كان قلويًا ، وهو اكتشاف يتحدى الاعتقاد السائد بأن سطح المريخ حمضي.

يصبح هذا النوع من المعلومات ، التي تم الحصول عليها من خلال تحليلات التربة ، مهمًا في التطلع إلى المستقبل لتحديد أي كوكب سيكون أفضل مرشح لاستدامة المستعمرات البشرية.

يتم تقديم هذه القصة بالتعاون مع مجلة AstrobiologyMagazine ، وهي نشرة على شبكة الإنترنت برعاية برنامج ناسا للبيولوجيا الفلكية.


هل يستطيع مزارعو الفضاء زراعة محاصيل على كواكب أخرى؟

إن عشاق الخيال العلمي ليسوا وحدهم مفتونين بإمكانية استعمار كوكب آخر. ينخرط العلماء في العديد من المشاريع البحثية التي تركز على تحديد مدى صلاحية الكواكب الأخرى للحياة.

المريخ ، على سبيل المثال ، يكشف المزيد والمزيد من الأدلة على أنه من المحتمل أن يكون لديه ماء سائل على سطحه ، ويمكن أن يصبح يومًا ما بعيدًا عن الوطن بالنسبة للبشر.

قال جياكومو سيرتيني ، الباحث في قسم علوم النبات والتربة والبيئة (DiPSA) في جامعة فلورنسا بإيطاليا: "إن ظاهرة استعمار الأراضي الجديدة أمر جوهري في الإنسان". "ومن ثم فإن توسيع أفقنا إلى عوالم أخرى يجب ألا يُحكم عليه بالغرابة على الإطلاق. قد يكون تحريك الناس وإنتاج الغذاء هناك ضروريًا في المستقبل."

من المرجح أن يضطر السفر البشري إلى المريخ ، للزيارة أو الاستعمار ، إلى الاستفادة من الموارد على الكوكب بدلاً من أخذ كل ما يحتاجونه معهم على متن سفينة الفضاء. هذا يعني زراعة طعامهم على كوكب آخر له نظام بيئي مختلف تمامًا عن كوكب الأرض.

نشر سيرتيني وزميله ريكاردو سكالينجي من جامعة باليرمو بإيطاليا مؤخرًا دراسة في علوم الكواكب والفضاء تقدم بعض الادعاءات المشجعة. يقولون إن أسطح كوكب الزهرة والمريخ والقمر تبدو مناسبة للزراعة. [BestSpaceFoods of All Time]

قبل تحديد كيفية استخدام تربة الكواكب ، قام العالمان أولاً باستكشاف ما إذا كان يمكن تحديد أسطح الأجسام الكوكبية كتربة نجمية.

قال سيرتيني: "بصرف النظر عن أي اعتبار فلسفي حول هذه المسألة ، فإن تقييم أن سطح الكواكب الأخرى عبارة عن تربة يعني ضمناً أنها" تتصرف "كتربة". "المعرفة التي تراكمت لدينا خلال أكثر من قرن من علوم التربة على الأرض متاحة للتحقيق بشكل أفضل في تاريخ وإمكانات جلد جيراننا من الكواكب."

واحدة من العقبات الأولى في فحص أسطح الكواكب ومدى جدواها في استكشاف الفضاء هو تطوير تعريف للتربة ، والذي كان موضوعًا لكثير من الجدل.

"إن الافتقار إلى تعريف فريد لـ" التربة "، مقبول عالميًا وشامل و (واحد) يوضح بوضوح ما هي الحدود بين التربة وغير التربة يجعل من الصعب تحديد المتغيرات التي يجب أخذها في الاعتبار لتحديد ما إذا كانت الأسطح خارج كوكب الأرض هي في الواقع تربة ، "قال سيرتيني.

في وقائع المؤتمر العالمي التاسع عشر لعلوم التربة الذي عقد في بريسبان ، أستراليا ، في أغسطس ، اقترح دونالد جونسون وديانا جونسون "تعريفًا عالميًا للتربة". لقد عرّفوا التربة على أنها "ركيزة على سطح الأرض أو بالقرب منه والأجسام المماثلة التي تم تغييرها بواسطة عوامل وعمليات بيولوجية و / أو كيميائية و / أو فيزيائية."

OnEarth ، خمسة عوامل تعمل معًا في تشكيل التربة: الصخور الأصلية ، والمناخ ، والتضاريس ، والوقت والكائنات الحية (أو الكائنات الحية في منطقة مثل النباتات والحيوانات). هذا هو العامل الأخير الذي لا يزال موضوع نقاش بين العلماء.

التعريف الشائع والملخص للتربة هو الوسيط الذي يتيح نمو النبات. ومع ذلك ، فإن هذا التعريف يعني أن التربة لا يمكن أن توجد إلا في وجود الكائنات الحية. يجادل سيرتيني بأن التربة مادة تحتوي على معلومات حول تاريخها البيئي ، وأن وجود الحياة ليس ضرورة.

قال Certinis "يعتقد معظم العلماء أن الكائنات الحية ضرورية لإنتاج التربة". "يشدد علماء آخرون ، بمن فيهم أنا ، على حقيقة أن أجزاء مهمة من كوكبنا ، مثل الوديان الجافة في أنتاركتيكا أو صحراء أتاكاما في تشيلي ، لديها تربة خالية من الحياة تقريبًا. إنهم يبرهنون على أن تكوين التربة لا يتطلب بيوتا."

يؤكد الباحثون في هذه الدراسة أن تصنيف المادة على أنها مواد صلبة يعتمد بشكل أساسي على التجوية. ووفقًا لهم ، فإن التربة هي أي قشرة أرضية لسطح كوكب تحتفظ بمعلومات حول تاريخها المناخي والجيوكيميائي.

تحدث التجوية بطرق مختلفة على سطح الزهرة والمريخ والقمر. الزهرة لها غلاف جوي عند ضغط يبلغ 91 ضعف الضغط الموجود على مستوى سطح البحر على الأرض ويتكون أساسًا من ثاني أكسيد الكربون وقطرات حمض الكبريتيك مع بعض كميات صغيرة من الماء والأكسجين.

يتوقع الباحثون أن التجوية على كوكب الزهرة يمكن أن تكون ناتجة عن تآكل المعالج الحراري الناتج عن الغلاف الجوي ، والانفجارات البركانية ، وتأثيرات النيازك الكبيرة ، وتآكل الرياح.

يُهيمن المريخ حاليًا على التجوية الفيزيائية الناتجة عن تأثيرات النيازك والتغيرات الحرارية بدلاً من العمليات الكيميائية.

وفقًا لسيرتيني ، لا يوجد نشاط بركاني نشط يؤثر على سطح المريخ ، لكن الاختلاف في درجات الحرارة بين نصفي الكرة الأرضية يسبب رياحًا قوية ، كما قال سيرتيني إن اللون المحمر للمناظر الطبيعية للكوكب ، والذي ينجم عن صدأ معادن الحديد ، يدل على التجوية الكيميائية في اللوح الأمامي.

في القمر ، طبقة من الصخور الصلبة مغطاة بطبقة من الحطام السائب ، وتشمل عمليات الطقس التي شوهدت على القمر التغيرات الناتجة عن تأثيرات النيازك والترسبات والتفاعلات الكيميائية التي تسببها الرياح الشمسية ، والتي تتفاعل مع السطح مباشرة.

ومع ذلك ، يعتقد بعض العلماء أن التجوية وحدها لا تكفي وأن وجود الحياة هو جزء جوهري من أي تربة.

قالت إلين جرابر ، الباحثة في معهد علوم التربة والمياه والبيئة في The VolcaniCenter: "عنصر المعيشة في التربة جزء من طبيعتها غير القابلة للتصرف ، وكذلك قدرتها على الحفاظ على حياة النبات بسبب مزيج من عنصرين رئيسيين: المواد العضوية في التربة والمغذيات النباتية". منظمة البحوث الزراعية الإسرائيلية.

أحد الاستخدامات الأساسية للتربة على كوكب آخر هو استخدامها للزراعة - لزراعة الغذاء والحفاظ على أي سكان قد يعيشوا يومًا ما على هذا الكوكب. ومع ذلك ، يتساءل بعض العلماء عما إذا كانت التربة شرطًا ضروريًا حقًا للزراعة الفضائية.

الزراعة بدون تربة؟ إنه ليس خيال علمي

قد تستحضر زراعة النباتات بدون أي تربة صورًا من فيلم "StarTrek" ، لكنها ليست خيالًا علميًا. Aeroponics ، كما تسمى عملية الزراعة بدون تربة ، تنمو النباتات في بيئة هواء أو ضباب مع أنف وقليل جدًا من الماء. جرب العلماء هذه الأساليب منذ أوائل الأربعينيات من القرن الماضي ، وقد تم استخدام أنظمة الطيران في قاعدة تجارية منذ عام 1983.

"ما الذي يعتبر أن التربة هي بيئة مسبقة للزراعة على الكواكب الأخرى -101125.htmln للزراعة؟" سأل جرابر. "هناك شرطان رئيسيان للزراعة ، الأول هو المياه والثاني هو مغذيات النباتات. تستخدم الزراعة الحديثة على نطاق واسع" وسائط الزراعة الخالية من التربة "، والتي يمكن أن تشمل العديد من الركائز الصلبة المتنوعة."

في عام 1997 ، تعاونت وكالة ناسا مع AgriHouse و BioServe Space Technologies لتصميم تجربة لاختبار نظام نمو نباتات التربة على متن محطة مير الفضائية. كانت ناسا مهتمة بشكل خاص بهذه التكنولوجيا بسبب قلة متطلباتها المائية ، فإن استخدام هذه الطريقة لزراعة النباتات في الفضاء من شأنه أن يقلل من كمية المياه التي يجب حملها أثناء الرحلة ، مما يقلل بدوره من الحمولة.

يمكن أيضًا أن تكون المحاصيل المزروعة بالهواء مصدرًا للأكسجين ومياه الشرب لأطقم الفضاء.

وتوقع جرابر: "أتوقع أنه إذا وصلت البشرية إلى مرحلة الاستقرار على كوكب آخر أو القمر ، فإن تقنيات إنشاء ثقافة عديمة التربة ستكون متطورة".

Aliensoil: مفتاح الماضي والمستقبل

يحتوي سطح وتربة جسم كوكبي على أدلة مهمة حول قابليته للحياة ، سواء في الماضي أو في المستقبل ، على سبيل المثال ، ساعد فحص خصائص التربة العلماء على إظهار أن المريخ في وقت مبكر ربما كان أكثر رطوبة ودفئًا مما هو عليه حاليًا.

قال تيرتيني: "تعني دراسة التربة على جوارنا السماوي تحديد تسلسل الظروف البيئية التي تفرض الخصائص الحالية للتربة ، وبالتالي المساعدة في إعادة بناء التاريخ العام لتلك الأجسام".

في عام 2008 ، أجرى مسبار فينكس المريخ التابع لناسا أول تجربة كيميائية رطبة باستخدام تربة المريخ. قال العلماء الذين حللوا البيانات إن الكوكب الأحمر يبدو أن لديه بيئات أكثر ملاءمة للحفاظ على الحياة مما كان متوقعًا ، وهي بيئات يمكن أن تسمح يومًا ما للزوار البشر بزراعة المحاصيل.

قال سام كونافيس المحقق المشارك في فينيكس من جامعة تافتس في بيان صحفي صدر بعد التجربة: "هذا دليل إضافي على المياه لأن الأملاح موجودة". "نحن نحقق أيضًا عددًا لا بأس به من العناصر الغذائية أو المواد الكيميائية التي تحتاجها الحياة كما نعلم."

وجد الباحثون آثارًا للمغنيسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والكلوريد ، وكشفت البيانات أيضًا أن هذا الزيت كان قلويًا ، وهو اكتشاف يتحدى الاعتقاد السائد بأن سطح المريخ حمضي.

يصبح هذا النوع من المعلومات ، التي تم الحصول عليها من خلال تحليلات التربة ، مهمًا في التطلع إلى المستقبل لتحديد أي كوكب سيكون أفضل مرشح لاستدامة المستعمرات البشرية.

يتم تقديم هذه القصة بالتعاون مع مجلة AstrobiologyMagazine ، وهي نشرة على شبكة الإنترنت برعاية برنامج ناسا للبيولوجيا الفلكية.


هل يستطيع مزارعو الفضاء زراعة محاصيل على كواكب أخرى؟

إن عشاق الخيال العلمي ليسوا وحدهم مفتونين بإمكانية استعمار كوكب آخر. ينخرط العلماء في العديد من المشاريع البحثية التي تركز على تحديد مدى صلاحية الكواكب الأخرى للحياة.

المريخ ، على سبيل المثال ، يكشف المزيد والمزيد من الأدلة على أنه من المحتمل أن يكون لديه ماء سائل على سطحه ، ويمكن أن يصبح يومًا ما بعيدًا عن الوطن بالنسبة للبشر.

قال جياكومو سيرتيني ، الباحث في قسم علوم النبات والتربة والبيئة (DiPSA) في جامعة فلورنسا بإيطاليا: "إن ظاهرة استعمار الأراضي الجديدة أمر جوهري في الإنسان". "ومن ثم فإن توسيع أفقنا إلى عوالم أخرى يجب ألا يُحكم عليه بالغرابة على الإطلاق. قد يكون تحريك الناس وإنتاج الغذاء هناك ضروريًا في المستقبل."

من المرجح أن يضطر السفر البشري إلى المريخ ، للزيارة أو الاستعمار ، إلى الاستفادة من الموارد على الكوكب بدلاً من أخذ كل ما يحتاجونه معهم على متن سفينة الفضاء. هذا يعني زراعة طعامهم على كوكب آخر له نظام بيئي مختلف تمامًا عن كوكب الأرض.

نشر سيرتيني وزميله ريكاردو سكالينجي من جامعة باليرمو بإيطاليا مؤخرًا دراسة في علوم الكواكب والفضاء تقدم بعض الادعاءات المشجعة. يقولون إن أسطح كوكب الزهرة والمريخ والقمر تبدو مناسبة للزراعة. [BestSpaceFoods of All Time]

قبل تحديد كيفية استخدام تربة الكواكب ، قام العالمان أولاً باستكشاف ما إذا كان يمكن تحديد أسطح الأجسام الكوكبية كتربة نجمية.

قال سيرتيني: "بصرف النظر عن أي اعتبار فلسفي حول هذه المسألة ، فإن تقييم أن سطح الكواكب الأخرى عبارة عن تربة يعني ضمناً أنها" تتصرف "كتربة". "المعرفة التي تراكمت لدينا خلال أكثر من قرن من علوم التربة على الأرض متاحة للتحقيق بشكل أفضل في تاريخ وإمكانات جلد جيراننا من الكواكب."

واحدة من العقبات الأولى في فحص أسطح الكواكب ومدى جدواها في استكشاف الفضاء هو تطوير تعريف للتربة ، والذي كان موضوعًا لكثير من الجدل.

"إن الافتقار إلى تعريف فريد لـ" التربة "، مقبول عالميًا وشامل و (واحد) يوضح بوضوح ما هي الحدود بين التربة وغير التربة يجعل من الصعب تحديد المتغيرات التي يجب أخذها في الاعتبار لتحديد ما إذا كانت الأسطح خارج كوكب الأرض هي في الواقع تربة ، "قال سيرتيني.

في وقائع المؤتمر العالمي التاسع عشر لعلوم التربة الذي عقد في بريسبان ، أستراليا ، في أغسطس ، اقترح دونالد جونسون وديانا جونسون "تعريفًا عالميًا للتربة". لقد عرّفوا التربة على أنها "ركيزة على سطح الأرض أو بالقرب منه والأجسام المماثلة التي تم تغييرها بواسطة عوامل وعمليات بيولوجية و / أو كيميائية و / أو فيزيائية."

OnEarth ، خمسة عوامل تعمل معًا في تشكيل التربة: الصخور الأصلية ، والمناخ ، والتضاريس ، والوقت والكائنات الحية (أو الكائنات الحية في منطقة مثل النباتات والحيوانات). هذا هو العامل الأخير الذي لا يزال موضوع نقاش بين العلماء.

التعريف الشائع والملخص للتربة هو الوسيط الذي يتيح نمو النبات. ومع ذلك ، فإن هذا التعريف يعني أن التربة لا يمكن أن توجد إلا في وجود الكائنات الحية. يجادل سيرتيني بأن التربة مادة تحتوي على معلومات حول تاريخها البيئي ، وأن وجود الحياة ليس ضرورة.

قال Certinis "يعتقد معظم العلماء أن الكائنات الحية ضرورية لإنتاج التربة". "يشدد علماء آخرون ، بمن فيهم أنا ، على حقيقة أن أجزاء مهمة من كوكبنا ، مثل الوديان الجافة في أنتاركتيكا أو صحراء أتاكاما في تشيلي ، لديها تربة خالية من الحياة تقريبًا. إنهم يبرهنون على أن تكوين التربة لا يتطلب بيوتا."

يؤكد الباحثون في هذه الدراسة أن تصنيف المادة على أنها مواد صلبة يعتمد بشكل أساسي على التجوية. ووفقًا لهم ، فإن التربة هي أي قشرة أرضية لسطح كوكب تحتفظ بمعلومات حول تاريخها المناخي والجيوكيميائي.

تحدث التجوية بطرق مختلفة على سطح الزهرة والمريخ والقمر. الزهرة لها غلاف جوي عند ضغط يبلغ 91 ضعف الضغط الموجود على مستوى سطح البحر على الأرض ويتكون أساسًا من ثاني أكسيد الكربون وقطرات حمض الكبريتيك مع بعض كميات صغيرة من الماء والأكسجين.

يتوقع الباحثون أن التجوية على كوكب الزهرة يمكن أن تكون ناتجة عن تآكل المعالج الحراري الناتج عن الغلاف الجوي ، والانفجارات البركانية ، وتأثيرات النيازك الكبيرة ، والتعرية بالرياح.

يُهيمن المريخ حاليًا على التجوية الفيزيائية الناتجة عن تأثيرات النيازك والتغيرات الحرارية بدلاً من العمليات الكيميائية.

وفقًا لسيرتيني ، لا يوجد نشاط بركاني نشط يؤثر على سطح المريخ ، لكن الاختلاف في درجات الحرارة بين نصفي الكرة الأرضية يسبب رياحًا قوية ، كما قال سيرتيني إن اللون المحمر للمناظر الطبيعية للكوكب ، والذي ينجم عن صدأ معادن الحديد ، يدل على التجوية الكيميائية في اللوح الأمامي.

في القمر ، طبقة من الصخور الصلبة مغطاة بطبقة من الحطام السائب ، وتشمل عمليات الطقس التي شوهدت على القمر التغييرات الناتجة عن تأثيرات النيازك والترسبات والتفاعلات الكيميائية التي تسببها الرياح الشمسية ، والتي تتفاعل مع السطح مباشرة.

ومع ذلك ، يعتقد بعض العلماء أن التجوية وحدها لا تكفي وأن وجود الحياة هو جزء جوهري من أي تربة.

قالت إلين جرابر ، الباحثة في معهد علوم التربة والمياه والبيئة في The VolcaniCenter: "عنصر المعيشة في التربة جزء من طبيعتها غير القابلة للتصرف ، وكذلك قدرتها على الحفاظ على حياة النبات بسبب مزيج من عنصرين رئيسيين: المواد العضوية في التربة والمغذيات النباتية". منظمة البحوث الزراعية الإسرائيلية.

أحد الاستخدامات الأساسية للتربة على كوكب آخر هو استخدامها للزراعة - لزراعة الغذاء والحفاظ على أي سكان قد يعيشوا يومًا ما على هذا الكوكب. ومع ذلك ، يتساءل بعض العلماء عما إذا كانت التربة شرطًا ضروريًا حقًا للزراعة الفضائية.

الزراعة بدون تربة؟ إنه ليس خيال علمي

قد تستحضر زراعة النباتات بدون أي تربة صورًا من فيلم "StarTrek" ، لكنها ليست خيالًا علميًا. Aeroponics ، كما تسمى عملية الزراعة بدون تربة ، تنمو النباتات في بيئة هواء أو ضباب مع أنف وقليل جدًا من الماء. جرب العلماء هذه الأساليب منذ أوائل الأربعينيات من القرن الماضي ، وقد تم استخدام أنظمة الطيران في قاعدة تجارية منذ عام 1983.

"ما الذي يعتبر أن التربة هي بيئة مسبقة للزراعة على الكواكب الأخرى -101125.htmln للزراعة؟" سأل جرابر. "هناك شرطان رئيسيان للزراعة ، الأول هو المياه والثاني هو مغذيات النباتات. تستخدم الزراعة الحديثة على نطاق واسع" وسائط الزراعة الخالية من التربة "، والتي يمكن أن تشمل العديد من الركائز الصلبة المتنوعة."

في عام 1997 ، تعاونت وكالة ناسا مع AgriHouse و BioServe Space Technologies لتصميم تجربة لاختبار نظام نمو نباتات التربة على متن محطة مير الفضائية. كانت ناسا مهتمة بشكل خاص بهذه التكنولوجيا بسبب قلة متطلباتها المائية ، فإن استخدام هذه الطريقة لزراعة النباتات في الفضاء من شأنه أن يقلل من كمية المياه التي يجب حملها أثناء الرحلة ، مما يقلل بدوره من الحمولة.

يمكن أيضًا أن تكون المحاصيل المزروعة بالهواء مصدرًا للأكسجين ومياه الشرب لأطقم الفضاء.

وتوقع جرابر: "أتوقع أنه إذا وصلت البشرية إلى مرحلة الاستقرار على كوكب آخر أو القمر ، فإن تقنيات إنشاء ثقافة عديمة التربة ستكون متطورة".

Aliensoil: مفتاح الماضي والمستقبل

يحتوي سطح وتربة جسم كوكبي على أدلة مهمة حول قابليته للحياة ، سواء في الماضي أو في المستقبل ، على سبيل المثال ، ساعد فحص خصائص التربة العلماء على إظهار أن المريخ في وقت مبكر ربما كان أكثر رطوبة ودفئًا مما هو عليه حاليًا.

قال تيرتيني: "تعني دراسة التربة على جوارنا السماوي تحديد تسلسل الظروف البيئية التي تفرض الخصائص الحالية للتربة ، وبالتالي المساعدة في إعادة بناء التاريخ العام لتلك الأجسام".

في عام 2008 ، أجرى مسبار فينكس المريخ التابع لناسا أول تجربة كيميائية رطبة باستخدام تربة المريخ. قال العلماء الذين حللوا البيانات إن الكوكب الأحمر يبدو أن لديه بيئات أكثر ملاءمة للحفاظ على الحياة مما كان متوقعًا ، وهي بيئات يمكن أن تسمح يومًا ما للزوار البشر بزراعة المحاصيل.

قال سام كونافيس المحقق المشارك في فينيكس من جامعة تافتس في بيان صحفي صدر بعد التجربة: "هذا دليل إضافي على المياه لأن الأملاح موجودة". "نحن نحقق أيضًا عددًا لا بأس به من العناصر الغذائية أو المواد الكيميائية التي تحتاجها الحياة كما نعلم."

وجد الباحثون آثارًا للمغنيسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والكلوريد ، وكشفت البيانات أيضًا أن هذا الزيت كان قلويًا ، وهو اكتشاف يتحدى الاعتقاد السائد بأن سطح المريخ حمضي.

يصبح هذا النوع من المعلومات ، التي تم الحصول عليها من خلال تحليلات التربة ، مهمًا في التطلع إلى المستقبل لتحديد أي كوكب سيكون أفضل مرشح لاستدامة المستعمرات البشرية.

يتم تقديم هذه القصة بالتعاون مع AstrobiologyMagazine ، وهو منشور على شبكة الإنترنت برعاية برنامج ناسا للبيولوجيا الفلكية.


هل يستطيع مزارعو الفضاء زراعة محاصيل على كواكب أخرى؟

إن عشاق الخيال العلمي ليسوا وحدهم مفتونين بإمكانية استعمار كوكب آخر. يشارك العلماء في العديد من المشاريع البحثية التي تركز على تحديد مدى صلاحية الكواكب الأخرى للحياة.

المريخ ، على سبيل المثال ، يكشف المزيد والمزيد من الأدلة على أنه من المحتمل أن يكون لديه ماء سائل على سطحه ، ويمكن أن يصبح يومًا ما بعيدًا عن الوطن بالنسبة للبشر.

قال جياكومو سيرتيني ، الباحث في قسم علوم النبات والتربة والبيئة (DiPSA) في جامعة فلورنسا بإيطاليا: "إن ظاهرة استعمار الأراضي الجديدة أمر جوهري في الإنسان". "ومن ثم فإن توسيع أفقنا إلى عوالم أخرى يجب ألا يُحكم عليه بالغرابة على الإطلاق. قد يكون تحريك الناس وإنتاج الغذاء هناك ضروريًا في المستقبل."

من المرجح أن يضطر السفر البشري إلى المريخ ، للزيارة أو الاستعمار ، إلى الاستفادة من الموارد على الكوكب بدلاً من أخذ كل ما يحتاجونه معهم على متن سفينة الفضاء. هذا يعني زراعة طعامهم على كوكب آخر له نظام بيئي مختلف تمامًا عن كوكب الأرض.

نشر سيرتيني وزميله ريكاردو سكالينجي من جامعة باليرمو بإيطاليا مؤخرًا دراسة في علوم الكواكب والفضاء تقدم بعض الادعاءات المشجعة. يقولون إن أسطح كوكب الزهرة والمريخ والقمر تبدو مناسبة للزراعة. [BestSpaceFoods of All Time]

قبل تحديد كيفية استخدام تربة الكواكب ، قام العالمان أولاً باستكشاف ما إذا كان يمكن تحديد أسطح الأجسام الكوكبية كتربة نجمية.

قال سيرتيني: "بصرف النظر عن أي اعتبار فلسفي حول هذه المسألة ، فإن تقييم أن سطح الكواكب الأخرى عبارة عن تربة يعني ضمناً أنها" تتصرف "كتربة". "المعرفة التي تراكمت لدينا خلال أكثر من قرن من علوم التربة على الأرض متاحة للتحقيق بشكل أفضل في تاريخ وإمكانات جلد جيراننا من الكواكب."

واحدة من العقبات الأولى في فحص أسطح الكواكب ومدى جدواها في استكشاف الفضاء هو تطوير تعريف للتربة ، والذي كان موضوعًا لكثير من الجدل.

"إن الافتقار إلى تعريف فريد لـ" التربة "، مقبول عالميًا وشامل و (واحد) يوضح بوضوح ما هي الحدود بين التربة وغير التربة يجعل من الصعب تحديد المتغيرات التي يجب أخذها في الاعتبار لتحديد ما إذا كانت الأسطح خارج كوكب الأرض هي في الواقع تربة ، "قال سيرتيني.

في وقائع المؤتمر العالمي التاسع عشر لعلوم التربة الذي عقد في بريسبان ، أستراليا ، في أغسطس ، اقترح دونالد جونسون وديانا جونسون "تعريفًا عالميًا للتربة". لقد عرّفوا التربة بأنها "ركيزة على سطح الأرض أو بالقرب منه والأجسام المماثلة التي تم تغييرها بواسطة عوامل وعمليات بيولوجية و / أو كيميائية و / أو فيزيائية."

OnEarth ، خمسة عوامل تعمل معًا في تشكيل التربة: الصخور الأصلية ، والمناخ ، والتضاريس ، والوقت والكائنات الحية (أو الكائنات الحية في منطقة مثل النباتات والحيوانات). هذا هو العامل الأخير الذي لا يزال موضوع نقاش بين العلماء.

التعريف الشائع والملخص للتربة هو الوسيط الذي يتيح نمو النبات. ومع ذلك ، فإن هذا التعريف يعني أن التربة لا يمكن أن توجد إلا في وجود الكائنات الحية. يجادل سيرتيني بأن التربة مادة تحتوي على معلومات حول تاريخها البيئي ، وأن وجود الحياة ليس ضرورة.

قال Certinis "يعتقد معظم العلماء أن الكائنات الحية ضرورية لإنتاج التربة". "يشدد علماء آخرون ، بمن فيهم أنا ، على حقيقة أن أجزاء مهمة من كوكبنا ، مثل الوديان الجافة في أنتاركتيكا أو صحراء أتاكاما في تشيلي ، لديها تربة خالية من الحياة تقريبًا. إنهم يبرهنون على أن تكوين التربة لا يتطلب بيوتا."

يؤكد الباحثون في هذه الدراسة أن تصنيف المادة على أنها مواد صلبة يعتمد بشكل أساسي على التجوية. ووفقًا لهم ، فإن التربة هي أي قشرة أرضية لسطح كوكب تحتفظ بمعلومات حول تاريخها المناخي والجيوكيميائي.

تحدث التجوية بطرق مختلفة على فينوس والمريخ والقمر. الزهرة لها غلاف جوي عند ضغط يبلغ 91 ضعف الضغط الموجود على مستوى سطح البحر على الأرض ويتكون أساسًا من ثاني أكسيد الكربون وقطرات حمض الكبريتيك مع بعض كميات صغيرة من الماء والأكسجين.

يتوقع الباحثون أن التجوية على كوكب الزهرة يمكن أن تكون ناتجة عن تآكل المعالج الحراري الناتج عن الغلاف الجوي ، والانفجارات البركانية ، وتأثيرات النيازك الكبيرة ، وتآكل الرياح.

يُهيمن المريخ حاليًا على التجوية الفيزيائية الناتجة عن تأثيرات النيازك والتغيرات الحرارية بدلاً من العمليات الكيميائية.

وفقًا لسيرتيني ، لا يوجد نشاط بركاني نشط يؤثر على سطح المريخ ، لكن الاختلاف في درجات الحرارة بين نصفي الكرة الأرضية يسبب رياحًا قوية ، كما قال سيرتيني إن اللون المحمر للمناظر الطبيعية للكوكب ، والذي ينجم عن صدأ معادن الحديد ، يدل على التجوية الكيميائية في اللوح الأمامي.

في القمر ، طبقة من الصخور الصلبة مغطاة بطبقة من الحطام السائب ، وتشمل عمليات الطقس التي شوهدت على القمر التغييرات الناتجة عن تأثيرات النيازك والترسبات والتفاعلات الكيميائية التي تسببها الرياح الشمسية ، والتي تتفاعل مع السطح مباشرة.

ومع ذلك ، يعتقد بعض العلماء أن التجوية وحدها لا تكفي وأن وجود الحياة هو جزء جوهري من أي تربة.

قالت إلين جرابر ، الباحثة في معهد علوم التربة والمياه والبيئة في The VolcaniCenter: "عنصر المعيشة في التربة جزء من طبيعتها غير القابلة للتصرف ، وكذلك قدرتها على الحفاظ على حياة النبات بسبب مزيج من عنصرين رئيسيين: المواد العضوية في التربة والمغذيات النباتية". منظمة البحوث الزراعية الإسرائيلية.

أحد الاستخدامات الأساسية للتربة على كوكب آخر هو استخدامها للزراعة - لزراعة الغذاء والحفاظ على أي سكان قد يعيشوا يومًا ما على هذا الكوكب. ومع ذلك ، يتساءل بعض العلماء عما إذا كانت التربة شرطًا ضروريًا حقًا للزراعة الفضائية.

الزراعة بدون تربة؟ إنه ليس خيال علمي

قد تستحضر زراعة النباتات بدون أي تربة صورًا من فيلم "StarTrek" ، لكنها ليست خيالًا علميًا. Aeroponics ، كما تسمى عملية الزراعة بدون تربة ، تنمو النباتات في بيئة هواء أو ضباب مع أنف وقليل جدًا من الماء. جرب العلماء هذه الأساليب منذ أوائل الأربعينيات من القرن الماضي ، وقد تم استخدام أنظمة الطيران في قاعدة تجارية منذ عام 1983.

"ما الذي يعتبر أن التربة هي بيئة مسبقة للزراعة على الكواكب الأخرى -101125.htmln للزراعة؟" سأل جرابر. "هناك شرطان رئيسيان للزراعة ، الأول هو المياه والثاني هو مغذيات النباتات. تستخدم الزراعة الحديثة على نطاق واسع" وسائط الزراعة الخالية من التربة "، والتي يمكن أن تشمل العديد من الركائز الصلبة المتنوعة."

في عام 1997 ، تعاونت وكالة ناسا مع AgriHouse و BioServe Space Technologies لتصميم تجربة لاختبار نظام نمو نباتات التربة على متن محطة مير الفضائية. كانت ناسا مهتمة بشكل خاص بهذه التكنولوجيا بسبب قلة متطلباتها المائية ، فإن استخدام هذه الطريقة لزراعة النباتات في الفضاء من شأنه أن يقلل من كمية المياه التي يجب حملها أثناء الرحلة ، مما يقلل بدوره من الحمولة.

يمكن أيضًا أن تكون المحاصيل المزروعة بالهواء مصدرًا للأكسجين ومياه الشرب لأطقم الفضاء.

وتوقع جرابر: "أتوقع أنه إذا وصلت البشرية إلى مرحلة الاستقرار على كوكب آخر أو القمر ، فإن تقنيات إنشاء ثقافة عديمة التربة ستكون متطورة جدًا".

Aliensoil: مفتاح الماضي والمستقبل

يحتوي سطح وتربة جسم كوكبي على أدلة مهمة حول قابليته للحياة ، سواء في الماضي أو في المستقبل ، على سبيل المثال ، ساعد فحص خصائص التربة العلماء على إظهار أن المريخ في وقت مبكر ربما كان أكثر رطوبة ودفئًا مما هو عليه حاليًا.

قال تيرتيني: "تعني دراسة التربة على جوارنا السماوي تحديد تسلسل الظروف البيئية التي تفرض الخصائص الحالية للتربة ، وبالتالي المساعدة في إعادة بناء التاريخ العام لتلك الأجسام".

في عام 2008 ، أجرى مسبار فينكس المريخ التابع لناسا أول تجربة كيميائية رطبة باستخدام تربة المريخ. قال العلماء الذين حللوا البيانات إن الكوكب الأحمر يبدو أن لديه بيئات أكثر ملاءمة للحفاظ على الحياة مما كان متوقعًا ، وهي بيئات يمكن أن تسمح يومًا ما للزوار البشر بزراعة المحاصيل.

قال سام كونافيس المحقق المشارك في فينيكس من جامعة تافتس في بيان صحفي صدر بعد التجربة: "هذا دليل إضافي على المياه لأن الأملاح موجودة". "نحن نحقق أيضًا عددًا لا بأس به من العناصر الغذائية أو المواد الكيميائية التي تحتاجها الحياة كما نعلم."

وجد الباحثون آثارًا للمغنيسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والكلوريد ، وكشفت البيانات أيضًا أن هذا الزيت كان قلويًا ، وهو اكتشاف يتحدى الاعتقاد السائد بأن سطح المريخ حمضي.

يصبح هذا النوع من المعلومات ، التي تم الحصول عليها من خلال تحليلات التربة ، مهمًا في التطلع إلى المستقبل لتحديد أي كوكب سيكون أفضل مرشح لاستدامة المستعمرات البشرية.

يتم تقديم هذه القصة بالتعاون مع مجلة AstrobiologyMagazine ، وهي نشرة على شبكة الإنترنت برعاية برنامج ناسا للبيولوجيا الفلكية.


هل يستطيع مزارعو الفضاء زراعة محاصيل على كواكب أخرى؟

إن عشاق الخيال العلمي ليسوا وحدهم مفتونين بإمكانية استعمار كوكب آخر. ينخرط العلماء في العديد من المشاريع البحثية التي تركز على تحديد مدى صلاحية الكواكب الأخرى للحياة.

المريخ ، على سبيل المثال ، يكشف المزيد والمزيد من الأدلة على أنه من المحتمل أن يكون لديه ماء سائل على سطحه ، ويمكن أن يصبح يومًا ما بعيدًا عن الوطن بالنسبة للبشر.

قال جياكومو سيرتيني ، الباحث في قسم علوم النبات والتربة والبيئة (DiPSA) في جامعة فلورنسا بإيطاليا: "إن ظاهرة استعمار الأراضي الجديدة أمر جوهري في الإنسان". "ومن ثم فإن توسيع أفقنا إلى عوالم أخرى يجب ألا يُحكم عليه بالغرابة على الإطلاق. قد يكون تحريك الناس وإنتاج الغذاء هناك ضروريًا في المستقبل."

من المرجح أن يضطر السفر البشري إلى المريخ ، للزيارة أو الاستعمار ، إلى الاستفادة من الموارد على الكوكب بدلاً من أخذ كل ما يحتاجونه معهم على متن سفينة الفضاء. هذا يعني زراعة طعامهم على كوكب آخر له نظام بيئي مختلف تمامًا عن كوكب الأرض.

نشر سيرتيني وزميله ريكاردو سكالينجي من جامعة باليرمو بإيطاليا مؤخرًا دراسة في علوم الكواكب والفضاء تقدم بعض الادعاءات المشجعة. يقولون إن أسطح كوكب الزهرة والمريخ والقمر تبدو مناسبة للزراعة. [BestSpaceFoods of All Time]

قبل تحديد كيفية استخدام تربة الكواكب ، قام العالمان أولاً باستكشاف ما إذا كان يمكن تحديد أسطح الأجسام الكوكبية كتربة نجمية.

قال سيرتيني: "بصرف النظر عن أي اعتبار فلسفي حول هذه المسألة ، فإن تقييم أن سطح الكواكب الأخرى عبارة عن تربة يعني ضمناً أنها" تتصرف "كتربة". "المعرفة التي تراكمت لدينا خلال أكثر من قرن من علوم التربة على الأرض متاحة للتحقيق بشكل أفضل في تاريخ وإمكانات جلد جيراننا من الكواكب."

واحدة من العقبات الأولى في فحص أسطح الكواكب ومدى جدواها في استكشاف الفضاء هو تطوير تعريف للتربة ، والذي كان موضوعًا لكثير من الجدل.

"إن الافتقار إلى تعريف فريد لـ" التربة "، مقبول عالميًا وشامل ، و (واحد) يوضح بوضوح الحدود بين التربة وغير التربة يجعل من الصعب تحديد المتغيرات التي يجب أخذها في الاعتبار لتحديد ما إذا كانت الأسطح خارج كوكب الأرض هي في الواقع تربة ، "قال سيرتيني.

في وقائع المؤتمر العالمي التاسع عشر لعلوم التربة الذي عقد في بريسبان ، أستراليا ، في أغسطس ، اقترح دونالد جونسون وديانا جونسون "تعريفًا عالميًا للتربة". لقد عرّفوا التربة على أنها "ركيزة على سطح الأرض أو بالقرب منه والأجسام المماثلة التي تم تغييرها بواسطة عوامل وعمليات بيولوجية و / أو كيميائية و / أو فيزيائية."

OnEarth ، خمسة عوامل تعمل معًا في تشكيل التربة: الصخور الأصلية ، والمناخ ، والتضاريس ، والوقت والكائنات الحية (أو الكائنات الحية في منطقة مثل النباتات والحيوانات). هذا هو العامل الأخير الذي لا يزال موضوع نقاش بين العلماء.

التعريف الشائع والملخص للتربة هو الوسيط الذي يتيح نمو النبات. ومع ذلك ، فإن هذا التعريف يعني أن التربة لا يمكن أن توجد إلا في وجود الكائنات الحية. يجادل سيرتيني بأن التربة مادة تحتوي على معلومات حول تاريخها البيئي ، وأن وجود الحياة ليس ضرورة.

قال Certinis "يعتقد معظم العلماء أن الكائنات الحية ضرورية لإنتاج التربة". "يشدد علماء آخرون ، بمن فيهم أنا ، على حقيقة أن أجزاء مهمة من كوكبنا ، مثل الوديان الجافة في أنتاركتيكا أو صحراء أتاكاما في تشيلي ، لديها تربة خالية من الحياة تقريبًا. إنهم يبرهنون على أن تكوين التربة لا يتطلب بيوتا."

يؤكد الباحثون في هذه الدراسة أن تصنيف المادة على أنها مواد صلبة يعتمد بشكل أساسي على التجوية. ووفقًا لهم ، فإن التربة هي أي قشرة أرضية لسطح كوكب تحتفظ بمعلومات حول تاريخها المناخي والجيوكيميائي.

تحدث التجوية بطرق مختلفة على فينوس والمريخ والقمر. الزهرة لها غلاف جوي عند ضغط يبلغ 91 ضعف الضغط الموجود على مستوى سطح البحر على الأرض ويتكون أساسًا من ثاني أكسيد الكربون وقطرات حمض الكبريتيك مع بعض كميات صغيرة من الماء والأكسجين.

يتوقع الباحثون أن التجوية على كوكب الزهرة يمكن أن تكون ناتجة عن تآكل المعالج الحراري الناتج عن الغلاف الجوي ، والانفجارات البركانية ، وتأثيرات النيازك الكبيرة ، وتآكل الرياح.

يُهيمن المريخ حاليًا على التجوية الفيزيائية الناتجة عن تأثيرات النيازك والتغيرات الحرارية بدلاً من العمليات الكيميائية.

وفقًا لسيرتيني ، لا يوجد نشاط بركاني نشط يؤثر على سطح المريخ ، لكن الاختلاف في درجات الحرارة بين نصفي الكرة الأرضية يسبب رياحًا قوية ، كما قال سيرتيني إن اللون المحمر للمناظر الطبيعية للكوكب ، والذي ينجم عن صدأ معادن الحديد ، يدل على التجوية الكيميائية في اللوح الأمامي.

في القمر ، طبقة من الصخور الصلبة مغطاة بطبقة من الحطام السائب ، وتشمل عمليات الطقس التي شوهدت على القمر التغييرات الناتجة عن تأثيرات النيازك والترسبات والتفاعلات الكيميائية التي تسببها الرياح الشمسية ، والتي تتفاعل مع السطح مباشرة.

ومع ذلك ، يعتقد بعض العلماء أن التجوية وحدها لا تكفي وأن وجود الحياة هو جزء جوهري من أي تربة.

قالت إلين جرابر ، الباحثة في معهد علوم التربة والمياه والبيئة في The VolcaniCenter: "عنصر المعيشة في التربة جزء من طبيعتها غير القابلة للتصرف ، وكذلك قدرتها على الحفاظ على حياة النبات بسبب مزيج من عنصرين رئيسيين: المواد العضوية في التربة والمغذيات النباتية". منظمة البحوث الزراعية الإسرائيلية.

أحد الاستخدامات الأساسية للتربة على كوكب آخر هو استخدامها للزراعة - لزراعة الغذاء والحفاظ على أي سكان قد يعيشوا يومًا ما على هذا الكوكب. ومع ذلك ، يتساءل بعض العلماء عما إذا كانت التربة شرطًا ضروريًا حقًا للزراعة الفضائية.

الزراعة بدون تربة؟ إنه ليس خيال علمي

قد تستحضر زراعة النباتات بدون أي تربة صورًا من فيلم "StarTrek" ، لكنها ليست خيالًا علميًا. Aeroponics ، كما تسمى عملية الزراعة بدون تربة ، تنمو النباتات في بيئة هواء أو ضباب مع أنف وقليل جدًا من الماء. جرب العلماء هذه الأساليب منذ أوائل الأربعينيات من القرن الماضي ، وقد تم استخدام أنظمة الطيران في قاعدة تجارية منذ عام 1983.

"ما الذي يعتقد أن التربة هي بيئة مسبقة للزراعة على الكواكب الأخرى -101125.htmln من أجل الزراعة؟" سأل جرابر. "هناك شرطان رئيسيان للزراعة ، الأول هو المياه والثاني هو مغذيات النباتات. تستخدم الزراعة الحديثة على نطاق واسع" وسائط الزراعة الخالية من التربة "، والتي يمكن أن تشمل العديد من الركائز الصلبة المتنوعة."

في عام 1997 ، تعاونت وكالة ناسا مع AgriHouse و BioServe Space Technologies لتصميم تجربة لاختبار نظام نمو نباتات التربة على متن محطة مير الفضائية. كانت ناسا مهتمة بشكل خاص بهذه التكنولوجيا بسبب قلة متطلباتها المائية ، فإن استخدام هذه الطريقة لزراعة النباتات في الفضاء من شأنه أن يقلل من كمية المياه التي يجب حملها أثناء الرحلة ، مما يقلل بدوره من الحمولة.

يمكن أيضًا أن تكون المحاصيل المزروعة بالهواء مصدرًا للأكسجين ومياه الشرب لأطقم الفضاء.

وتوقع جرابر: "أتوقع أنه إذا وصلت البشرية إلى مرحلة الاستقرار على كوكب آخر أو القمر ، فإن تقنيات إنشاء ثقافة عديمة التربة ستكون متطورة".

Aliensoil: مفتاح الماضي والمستقبل

يحتوي سطح وتربة جسم كوكبي على أدلة مهمة حول قابليته للحياة ، سواء في الماضي أو في المستقبل ، على سبيل المثال ، ساعد فحص خصائص التربة العلماء على إظهار أن المريخ في وقت مبكر ربما كان أكثر رطوبة ودفئًا مما هو عليه حاليًا.

قال تيرتيني: "تعني دراسة التربة على جوارنا السماوي تحديد تسلسل الظروف البيئية التي تفرض الخصائص الحالية للتربة ، وبالتالي المساعدة في إعادة بناء التاريخ العام لتلك الأجسام".

في عام 2008 ، أجرى مسبار فينكس المريخ التابع لناسا أول تجربة كيميائية رطبة باستخدام تربة المريخ. قال العلماء الذين حللوا البيانات إن الكوكب الأحمر يبدو أن لديه بيئات أكثر ملاءمة للحفاظ على الحياة مما كان متوقعًا ، وهي بيئات يمكن أن تسمح يومًا ما للزوار البشر بزراعة المحاصيل.

قال سام كونافيس المحقق المشارك في فينيكس من جامعة تافتس في بيان صحفي صدر بعد التجربة: "هذا دليل إضافي على المياه لأن الأملاح موجودة". "نحن نحقق أيضًا عددًا لا بأس به من العناصر الغذائية أو المواد الكيميائية التي تحتاجها الحياة كما نعلم."

وجد الباحثون آثارًا للمغنيسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والكلوريد ، وكشفت البيانات أيضًا أن هذا الزيت كان قلويًا ، وهو اكتشاف يتحدى الاعتقاد السائد بأن سطح المريخ حمضي.

يصبح هذا النوع من المعلومات ، التي تم الحصول عليها من خلال تحليلات التربة ، مهمًا في التطلع إلى المستقبل لتحديد أي كوكب سيكون أفضل مرشح لاستدامة المستعمرات البشرية.

يتم تقديم هذه القصة بالتعاون مع مجلة AstrobiologyMagazine ، وهي نشرة على شبكة الإنترنت برعاية برنامج ناسا للبيولوجيا الفلكية.


هل يستطيع مزارعو الفضاء زراعة محاصيل على كواكب أخرى؟

إن عشاق الخيال العلمي ليسوا وحدهم مفتونين بإمكانية استعمار كوكب آخر. ينخرط العلماء في العديد من المشاريع البحثية التي تركز على تحديد مدى صلاحية الكواكب الأخرى للحياة.

المريخ ، على سبيل المثال ، يكشف المزيد والمزيد من الأدلة على أنه من المحتمل أن يكون لديه ماء سائل على سطحه ، ويمكن أن يصبح يومًا ما بعيدًا عن الوطن بالنسبة للبشر.

قال جياكومو سيرتيني ، الباحث في قسم علوم النبات والتربة والبيئة (DiPSA) في جامعة فلورنسا بإيطاليا: "إن ظاهرة استعمار الأراضي الجديدة أمر جوهري في الإنسان". "ومن ثم فإن توسيع أفقنا إلى عوالم أخرى يجب ألا يُحكم عليه بالغرابة على الإطلاق. قد يكون تحريك الناس وإنتاج الغذاء هناك ضروريًا في المستقبل."

من المرجح أن يضطر السفر البشري إلى المريخ ، للزيارة أو الاستعمار ، إلى الاستفادة من الموارد على الكوكب بدلاً من أخذ كل ما يحتاجونه معهم على متن سفينة الفضاء. هذا يعني زراعة طعامهم على كوكب آخر له نظام بيئي مختلف تمامًا عن كوكب الأرض.

نشر سيرتيني وزميله ريكاردو سكالينجي من جامعة باليرمو بإيطاليا مؤخرًا دراسة في علوم الكواكب والفضاء تقدم بعض الادعاءات المشجعة. يقولون إن أسطح كوكب الزهرة والمريخ والقمر تبدو مناسبة للزراعة. [BestSpaceFoods of All Time]

قبل تحديد كيفية استخدام تربة الكواكب ، قام العالمان أولاً باستكشاف ما إذا كان يمكن تحديد أسطح الأجسام الكوكبية كتربة نجمية.

قال سيرتيني: "بصرف النظر عن أي اعتبار فلسفي حول هذه المسألة ، فإن تقييم أن سطح الكواكب الأخرى عبارة عن تربة يعني ضمناً أنها" تتصرف "كتربة". "المعرفة التي تراكمت لدينا خلال أكثر من قرن من علوم التربة على الأرض متاحة للتحقيق بشكل أفضل في تاريخ وإمكانات جلد جيراننا من الكواكب."

واحدة من العقبات الأولى في فحص أسطح الكواكب ومدى جدواها في استكشاف الفضاء هو تطوير تعريف للتربة ، والذي كان موضوعًا لكثير من الجدل.

"إن الافتقار إلى تعريف فريد لـ" التربة "، مقبول عالميًا وشامل ، و (واحد) يوضح بوضوح الحدود بين التربة وغير التربة يجعل من الصعب تحديد المتغيرات التي يجب أخذها في الاعتبار لتحديد ما إذا كانت الأسطح خارج كوكب الأرض هي في الواقع تربة ، "قال سيرتيني.

في وقائع المؤتمر العالمي التاسع عشر لعلوم التربة الذي عقد في بريسبان ، أستراليا ، في أغسطس ، اقترح دونالد جونسون وديانا جونسون "تعريفًا عالميًا للتربة". لقد عرّفوا التربة على أنها "ركيزة على سطح الأرض أو بالقرب منه والأجسام المماثلة التي تم تغييرها بواسطة عوامل وعمليات بيولوجية و / أو كيميائية و / أو فيزيائية."

OnEarth ، خمسة عوامل تعمل معًا في تشكيل التربة: الصخور الأصلية ، والمناخ ، والتضاريس ، والوقت والكائنات الحية (أو الكائنات الحية في منطقة مثل النباتات والحيوانات). هذا هو العامل الأخير الذي لا يزال موضوع نقاش بين العلماء.

التعريف الشائع والملخص للتربة هو الوسيط الذي يتيح نمو النبات. ومع ذلك ، فإن هذا التعريف يعني أن التربة لا يمكن أن توجد إلا في وجود الكائنات الحية. يجادل سيرتيني بأن التربة مادة تحتوي على معلومات حول تاريخها البيئي ، وأن وجود الحياة ليس ضرورة.

قال Certinis "يعتقد معظم العلماء أن الكائنات الحية ضرورية لإنتاج التربة". "يشدد علماء آخرون ، بمن فيهم أنا ، على حقيقة أن أجزاء مهمة من كوكبنا ، مثل الوديان الجافة في أنتاركتيكا أو صحراء أتاكاما في تشيلي ، لديها تربة خالية من الحياة تقريبًا. إنهم يبرهنون على أن تكوين التربة لا يتطلب بيوتا."

يؤكد الباحثون في هذه الدراسة أن تصنيف المادة على أنها مواد صلبة يعتمد بشكل أساسي على التجوية. ووفقًا لهم ، فإن التربة هي أي قشرة أرضية لسطح كوكب تحتفظ بمعلومات حول تاريخها المناخي والجيوكيميائي.

تحدث التجوية بطرق مختلفة على فينوس والمريخ والقمر. الزهرة لها غلاف جوي عند ضغط يبلغ 91 ضعف الضغط الموجود على مستوى سطح البحر على الأرض ويتكون أساسًا من ثاني أكسيد الكربون وقطرات حمض الكبريتيك مع بعض كميات صغيرة من الماء والأكسجين.

يتوقع الباحثون أن التجوية على كوكب الزهرة يمكن أن تكون ناتجة عن تآكل المعالج الحراري الناتج عن الغلاف الجوي ، والانفجارات البركانية ، وتأثيرات النيازك الكبيرة ، وتآكل الرياح.

يُهيمن المريخ حاليًا على التجوية الفيزيائية الناتجة عن تأثيرات النيازك والتغيرات الحرارية بدلاً من العمليات الكيميائية.

وفقًا لسيرتيني ، لا يوجد نشاط بركاني نشط يؤثر على سطح المريخ ، لكن الاختلاف في درجات الحرارة بين نصفي الكرة الأرضية يسبب رياحًا قوية ، كما قال سيرتيني إن اللون المحمر للمناظر الطبيعية للكوكب ، والذي ينجم عن صدأ معادن الحديد ، يدل على التجوية الكيميائية في اللوح الأمامي.

في القمر ، طبقة من الصخور الصلبة مغطاة بطبقة من الحطام السائب ، وتشمل عمليات الطقس التي شوهدت على القمر التغييرات الناتجة عن تأثيرات النيازك والترسبات والتفاعلات الكيميائية التي تسببها الرياح الشمسية ، والتي تتفاعل مع السطح مباشرة.

ومع ذلك ، يعتقد بعض العلماء أن التجوية وحدها لا تكفي وأن وجود الحياة هو جزء جوهري من أي تربة.

قالت إلين جرابر ، الباحثة في معهد علوم التربة والمياه والبيئة في The VolcaniCenter: "عنصر المعيشة في التربة جزء من طبيعتها غير القابلة للتصرف ، وكذلك قدرتها على الحفاظ على حياة النبات بسبب مزيج من عنصرين رئيسيين: المواد العضوية في التربة والمغذيات النباتية". منظمة البحوث الزراعية الإسرائيلية.

أحد الاستخدامات الأساسية للتربة على كوكب آخر هو استخدامها للزراعة - لزراعة الغذاء والحفاظ على أي سكان قد يعيشوا يومًا ما على هذا الكوكب. ومع ذلك ، يتساءل بعض العلماء عما إذا كانت التربة شرطًا ضروريًا حقًا للزراعة الفضائية.

الزراعة بدون تربة؟ إنه ليس خيال علمي

قد تستحضر زراعة النباتات بدون أي تربة صورًا من فيلم "StarTrek" ، لكنها ليست خيالًا علميًا. Aeroponics ، كما تسمى عملية الزراعة بدون تربة ، تنمو النباتات في بيئة هواء أو ضباب مع أنف وقليل جدًا من الماء. جرب العلماء هذه الأساليب منذ أوائل الأربعينيات من القرن الماضي ، وقد تم استخدام أنظمة الطيران في قاعدة تجارية منذ عام 1983.

"ما الذي يعتقد أن التربة هي بيئة مسبقة للزراعة على الكواكب الأخرى -101125.htmln من أجل الزراعة؟" سأل جرابر. "هناك شرطان رئيسيان للزراعة ، الأول هو المياه والثاني هو مغذيات النباتات. تستخدم الزراعة الحديثة على نطاق واسع" وسائط الزراعة الخالية من التربة "، والتي يمكن أن تشمل العديد من الركائز الصلبة المتنوعة."

في عام 1997 ، تعاونت وكالة ناسا مع AgriHouse و BioServe Space Technologies لتصميم تجربة لاختبار نظام نمو نباتات التربة على متن محطة مير الفضائية. كانت ناسا مهتمة بشكل خاص بهذه التكنولوجيا بسبب قلة متطلباتها المائية ، فإن استخدام هذه الطريقة لزراعة النباتات في الفضاء من شأنه أن يقلل من كمية المياه التي يجب حملها أثناء الرحلة ، مما يقلل بدوره من الحمولة.

يمكن أيضًا أن تكون المحاصيل المزروعة بالهواء مصدرًا للأكسجين ومياه الشرب لأطقم الفضاء.

وتوقع جرابر: "أتوقع أنه إذا وصلت البشرية إلى مرحلة الاستقرار على كوكب آخر أو القمر ، فإن تقنيات إنشاء ثقافة عديمة التربة ستكون متطورة".

Aliensoil: مفتاح الماضي والمستقبل

يحتوي سطح وتربة جسم كوكبي على أدلة مهمة حول قابليته للحياة ، سواء في الماضي أو في المستقبل ، على سبيل المثال ، ساعد فحص خصائص التربة العلماء على إظهار أن المريخ في وقت مبكر ربما كان أكثر رطوبة ودفئًا مما هو عليه حاليًا.

قال تيرتيني: "تعني دراسة التربة على جوارنا السماوي تحديد تسلسل الظروف البيئية التي تفرض الخصائص الحالية للتربة ، وبالتالي المساعدة في إعادة بناء التاريخ العام لتلك الأجسام".

في عام 2008 ، أجرى مسبار فينكس المريخ التابع لناسا أول تجربة كيميائية رطبة باستخدام تربة المريخ. قال العلماء الذين حللوا البيانات إن الكوكب الأحمر يبدو أن لديه بيئات أكثر ملاءمة للحفاظ على الحياة مما كان متوقعًا ، وهي بيئات يمكن أن تسمح يومًا ما للزوار البشر بزراعة المحاصيل.

قال سام كونافيس المحقق المشارك في فينيكس من جامعة تافتس في بيان صحفي صدر بعد التجربة: "هذا دليل إضافي على المياه لأن الأملاح موجودة". "نحن نحقق أيضًا عددًا لا بأس به من العناصر الغذائية أو المواد الكيميائية التي تحتاجها الحياة كما نعلم."

وجد الباحثون آثارًا للمغنيسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والكلوريد ، وكشفت البيانات أيضًا أن هذا الزيت كان قلويًا ، وهو اكتشاف يتحدى الاعتقاد السائد بأن سطح المريخ حمضي.

يصبح هذا النوع من المعلومات ، التي تم الحصول عليها من خلال تحليلات التربة ، مهمًا في التطلع إلى المستقبل لتحديد أي كوكب سيكون أفضل مرشح لاستدامة المستعمرات البشرية.

يتم تقديم هذه القصة بالتعاون مع مجلة AstrobiologyMagazine ، وهي نشرة على شبكة الإنترنت برعاية برنامج ناسا للبيولوجيا الفلكية.


هل يستطيع مزارعو الفضاء زراعة محاصيل على كواكب أخرى؟

إن عشاق الخيال العلمي ليسوا وحدهم مفتونين بإمكانية استعمار كوكب آخر. ينخرط العلماء في العديد من المشاريع البحثية التي تركز على تحديد مدى صلاحية الكواكب الأخرى للحياة.

المريخ ، على سبيل المثال ، يكشف المزيد والمزيد من الأدلة على أنه من المحتمل أن يكون لديه ماء سائل على سطحه ، ويمكن أن يصبح يومًا ما بعيدًا عن الوطن بالنسبة للبشر.

قال جياكومو سيرتيني ، الباحث في قسم علوم النبات والتربة والبيئة (DiPSA) في جامعة فلورنسا بإيطاليا: "إن ظاهرة استعمار الأراضي الجديدة أمر جوهري في الإنسان". "ومن ثم فإن توسيع أفقنا إلى عوالم أخرى يجب ألا يُحكم عليه بالغرابة على الإطلاق. قد يكون تحريك الناس وإنتاج الغذاء هناك ضروريًا في المستقبل."

من المرجح أن يضطر السفر البشري إلى المريخ ، للزيارة أو الاستعمار ، إلى الاستفادة من الموارد على الكوكب بدلاً من أخذ كل ما يحتاجونه معهم على متن سفينة الفضاء. هذا يعني زراعة طعامهم على كوكب آخر له نظام بيئي مختلف تمامًا عن كوكب الأرض.

نشر سيرتيني وزميله ريكاردو سكالينجي من جامعة باليرمو بإيطاليا مؤخرًا دراسة في علوم الكواكب والفضاء تقدم بعض الادعاءات المشجعة. يقولون إن أسطح كوكب الزهرة والمريخ والقمر تبدو مناسبة للزراعة. [BestSpaceFoods of All Time]

قبل تحديد كيفية استخدام تربة الكواكب ، قام العالمان أولاً باستكشاف ما إذا كان يمكن تحديد أسطح الأجسام الكوكبية كتربة نجمية.

قال سيرتيني: "بصرف النظر عن أي اعتبار فلسفي حول هذه المسألة ، فإن تقييم أن سطح الكواكب الأخرى عبارة عن تربة يعني ضمناً أنها" تتصرف "كتربة". "المعرفة التي تراكمت لدينا خلال أكثر من قرن من علوم التربة على الأرض متاحة للتحقيق بشكل أفضل في تاريخ وإمكانات جلد جيراننا من الكواكب."

واحدة من العقبات الأولى في فحص أسطح الكواكب ومدى جدواها في استكشاف الفضاء هو تطوير تعريف للتربة ، والذي كان موضوعًا لكثير من الجدل.

"إن الافتقار إلى تعريف فريد لـ" التربة "، مقبول عالميًا وشامل ، و (واحد) يوضح بوضوح الحدود بين التربة وغير التربة يجعل من الصعب تحديد المتغيرات التي يجب أخذها في الاعتبار لتحديد ما إذا كانت الأسطح خارج كوكب الأرض هي في الواقع تربة ، "قال سيرتيني.

في وقائع المؤتمر العالمي التاسع عشر لعلوم التربة الذي عقد في بريسبان ، أستراليا ، في أغسطس ، اقترح دونالد جونسون وديانا جونسون "تعريفًا عالميًا للتربة". لقد عرّفوا التربة على أنها "ركيزة على سطح الأرض أو بالقرب منه والأجسام المماثلة التي تم تغييرها بواسطة عوامل وعمليات بيولوجية و / أو كيميائية و / أو فيزيائية."

OnEarth ، خمسة عوامل تعمل معًا في تشكيل التربة: الصخور الأصلية ، والمناخ ، والتضاريس ، والوقت والكائنات الحية (أو الكائنات الحية في منطقة مثل النباتات والحيوانات). هذا هو العامل الأخير الذي لا يزال موضوع نقاش بين العلماء.

التعريف الشائع والملخص للتربة هو الوسيط الذي يتيح نمو النبات. ومع ذلك ، فإن هذا التعريف يعني أن التربة لا يمكن أن توجد إلا في وجود الكائنات الحية. يجادل سيرتيني بأن التربة مادة تحتوي على معلومات حول تاريخها البيئي ، وأن وجود الحياة ليس ضرورة.

قال Certinis "يعتقد معظم العلماء أن الكائنات الحية ضرورية لإنتاج التربة". "يشدد علماء آخرون ، بمن فيهم أنا ، على حقيقة أن أجزاء مهمة من كوكبنا ، مثل الوديان الجافة في أنتاركتيكا أو صحراء أتاكاما في تشيلي ، لديها تربة خالية من الحياة تقريبًا. إنهم يبرهنون على أن تكوين التربة لا يتطلب بيوتا."

يؤكد الباحثون في هذه الدراسة أن تصنيف المادة على أنها مواد صلبة يعتمد بشكل أساسي على التجوية. ووفقًا لهم ، فإن التربة هي أي قشرة أرضية لسطح كوكب تحتفظ بمعلومات حول تاريخها المناخي والجيوكيميائي.

تحدث التجوية بطرق مختلفة على فينوس والمريخ والقمر. الزهرة لها غلاف جوي عند ضغط يبلغ 91 ضعف الضغط الموجود على مستوى سطح البحر على الأرض ويتكون أساسًا من ثاني أكسيد الكربون وقطرات حمض الكبريتيك مع بعض كميات صغيرة من الماء والأكسجين.

يتوقع الباحثون أن التجوية على كوكب الزهرة يمكن أن تكون ناتجة عن تآكل المعالج الحراري الناتج عن الغلاف الجوي ، والانفجارات البركانية ، وتأثيرات النيازك الكبيرة ، وتآكل الرياح.

يُهيمن المريخ حاليًا على التجوية الفيزيائية الناتجة عن تأثيرات النيازك والتغيرات الحرارية بدلاً من العمليات الكيميائية.

وفقًا لسيرتيني ، لا يوجد نشاط بركاني نشط يؤثر على سطح المريخ ، لكن الاختلاف في درجات الحرارة بين نصفي الكرة الأرضية يسبب رياحًا قوية ، كما قال سيرتيني إن اللون المحمر للمناظر الطبيعية للكوكب ، والذي ينجم عن صدأ معادن الحديد ، يدل على التجوية الكيميائية في اللوح الأمامي.

في القمر ، طبقة من الصخور الصلبة مغطاة بطبقة من الحطام السائب ، وتشمل عمليات الطقس التي شوهدت على القمر التغييرات الناتجة عن تأثيرات النيازك والترسبات والتفاعلات الكيميائية التي تسببها الرياح الشمسية ، والتي تتفاعل مع السطح مباشرة.

ومع ذلك ، يعتقد بعض العلماء أن التجوية وحدها لا تكفي وأن وجود الحياة هو جزء جوهري من أي تربة.

قالت إلين جرابر ، الباحثة في معهد علوم التربة والمياه والبيئة في The VolcaniCenter: "عنصر المعيشة في التربة جزء من طبيعتها غير القابلة للتصرف ، وكذلك قدرتها على الحفاظ على حياة النبات بسبب مزيج من عنصرين رئيسيين: المواد العضوية في التربة والمغذيات النباتية". منظمة البحوث الزراعية الإسرائيلية.

أحد الاستخدامات الأساسية للتربة على كوكب آخر هو استخدامها للزراعة - لزراعة الغذاء والحفاظ على أي سكان قد يعيشوا يومًا ما على هذا الكوكب. ومع ذلك ، يتساءل بعض العلماء عما إذا كانت التربة شرطًا ضروريًا حقًا للزراعة الفضائية.

الزراعة بدون تربة؟ إنه ليس خيال علمي

قد تستحضر زراعة النباتات بدون أي تربة صورًا من فيلم "StarTrek" ، لكنها ليست خيالًا علميًا. Aeroponics ، كما تسمى عملية الزراعة بدون تربة ، تنمو النباتات في بيئة هواء أو ضباب مع أنف وقليل جدًا من الماء. جرب العلماء هذه الأساليب منذ أوائل الأربعينيات من القرن الماضي ، وقد تم استخدام أنظمة الطيران في قاعدة تجارية منذ عام 1983.

"ما الذي يعتقد أن التربة هي بيئة مسبقة للزراعة على الكواكب الأخرى -101125.htmln من أجل الزراعة؟" سأل جرابر. "هناك شرطان رئيسيان للزراعة ، الأول هو المياه والثاني هو مغذيات النباتات. تستخدم الزراعة الحديثة على نطاق واسع" وسائط الزراعة الخالية من التربة "، والتي يمكن أن تشمل العديد من الركائز الصلبة المتنوعة."

في عام 1997 ، تعاونت وكالة ناسا مع AgriHouse و BioServe Space Technologies لتصميم تجربة لاختبار نظام نمو نباتات التربة على متن محطة مير الفضائية. كانت ناسا مهتمة بشكل خاص بهذه التكنولوجيا بسبب قلة متطلباتها المائية ، فإن استخدام هذه الطريقة لزراعة النباتات في الفضاء من شأنه أن يقلل من كمية المياه التي يجب حملها أثناء الرحلة ، مما يقلل بدوره من الحمولة.

يمكن أيضًا أن تكون المحاصيل المزروعة بالهواء مصدرًا للأكسجين ومياه الشرب لأطقم الفضاء.

وتوقع جرابر: "أتوقع أنه إذا وصلت البشرية إلى مرحلة الاستقرار على كوكب آخر أو القمر ، فإن تقنيات إنشاء ثقافة عديمة التربة ستكون متطورة".

Aliensoil: مفتاح الماضي والمستقبل

يحتوي سطح وتربة جسم كوكبي على أدلة مهمة حول قابليته للحياة ، سواء في الماضي أو في المستقبل ، على سبيل المثال ، ساعد فحص خصائص التربة العلماء على إظهار أن المريخ في وقت مبكر ربما كان أكثر رطوبة ودفئًا مما هو عليه حاليًا.

قال تيرتيني: "تعني دراسة التربة على جوارنا السماوي تحديد تسلسل الظروف البيئية التي تفرض الخصائص الحالية للتربة ، وبالتالي المساعدة في إعادة بناء التاريخ العام لتلك الأجسام".

في عام 2008 ، أجرى مسبار فينكس المريخ التابع لناسا أول تجربة كيميائية رطبة باستخدام تربة المريخ. قال العلماء الذين حللوا البيانات إن الكوكب الأحمر يبدو أن لديه بيئات أكثر ملاءمة للحفاظ على الحياة مما كان متوقعًا ، وهي بيئات يمكن أن تسمح يومًا ما للزوار البشر بزراعة المحاصيل.

قال سام كونافيس المحقق المشارك في فينيكس من جامعة تافتس في بيان صحفي صدر بعد التجربة: "هذا دليل إضافي على المياه لأن الأملاح موجودة". "نحن نحقق أيضًا عددًا لا بأس به من العناصر الغذائية أو المواد الكيميائية التي تحتاجها الحياة كما نعلم."

وجد الباحثون آثارًا للمغنيسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والكلوريد ، وكشفت البيانات أيضًا أن هذا الزيت كان قلويًا ، وهو اكتشاف يتحدى الاعتقاد السائد بأن سطح المريخ حمضي.

يصبح هذا النوع من المعلومات ، التي تم الحصول عليها من خلال تحليلات التربة ، مهمًا في التطلع إلى المستقبل لتحديد أي كوكب سيكون أفضل مرشح لاستدامة المستعمرات البشرية.

يتم تقديم هذه القصة بالتعاون مع مجلة AstrobiologyMagazine ، وهي نشرة على شبكة الإنترنت برعاية برنامج ناسا للبيولوجيا الفلكية.


هل يستطيع مزارعو الفضاء زراعة محاصيل على كواكب أخرى؟

إن عشاق الخيال العلمي ليسوا وحدهم مفتونين بإمكانية استعمار كوكب آخر. ينخرط العلماء في العديد من المشاريع البحثية التي تركز على تحديد مدى صلاحية الكواكب الأخرى للحياة.

المريخ ، على سبيل المثال ، يكشف المزيد والمزيد من الأدلة على أنه من المحتمل أن يكون لديه ماء سائل على سطحه ، ويمكن أن يصبح يومًا ما بعيدًا عن الوطن بالنسبة للبشر.

قال جياكومو سيرتيني ، الباحث في قسم علوم النبات والتربة والبيئة (DiPSA) في جامعة فلورنسا بإيطاليا: "إن ظاهرة استعمار الأراضي الجديدة أمر جوهري في الإنسان". "ومن ثم فإن توسيع أفقنا إلى عوالم أخرى يجب ألا يُحكم عليه بالغرابة على الإطلاق. قد يكون تحريك الناس وإنتاج الغذاء هناك ضروريًا في المستقبل."

من المرجح أن يضطر السفر البشري إلى المريخ ، للزيارة أو الاستعمار ، إلى الاستفادة من الموارد على الكوكب بدلاً من أخذ كل ما يحتاجونه معهم على متن سفينة الفضاء. هذا يعني زراعة طعامهم على كوكب آخر له نظام بيئي مختلف تمامًا عن كوكب الأرض.

نشر سيرتيني وزميله ريكاردو سكالينجي من جامعة باليرمو بإيطاليا مؤخرًا دراسة في علوم الكواكب والفضاء تقدم بعض الادعاءات المشجعة. يقولون إن أسطح كوكب الزهرة والمريخ والقمر تبدو مناسبة للزراعة. [BestSpaceFoods of All Time]

قبل تحديد كيفية استخدام تربة الكواكب ، قام العالمان أولاً باستكشاف ما إذا كان يمكن تحديد أسطح الأجسام الكوكبية كتربة نجمية.

قال سيرتيني: "بصرف النظر عن أي اعتبار فلسفي حول هذه المسألة ، فإن تقييم أن سطح الكواكب الأخرى عبارة عن تربة يعني ضمناً أنها" تتصرف "كتربة". "المعرفة التي تراكمت لدينا خلال أكثر من قرن من علوم التربة على الأرض متاحة للتحقيق بشكل أفضل في تاريخ وإمكانات جلد جيراننا من الكواكب."

واحدة من العقبات الأولى في فحص أسطح الكواكب ومدى جدواها في استكشاف الفضاء هو تطوير تعريف للتربة ، والذي كان موضوعًا لكثير من الجدل.

"إن الافتقار إلى تعريف فريد لـ" التربة "، مقبول عالميًا وشامل ، و (واحد) يوضح بوضوح الحدود بين التربة وغير التربة يجعل من الصعب تحديد المتغيرات التي يجب أخذها في الاعتبار لتحديد ما إذا كانت الأسطح خارج كوكب الأرض هي في الواقع تربة ، "قال سيرتيني.

في وقائع المؤتمر العالمي التاسع عشر لعلوم التربة الذي عقد في بريسبان ، أستراليا ، في أغسطس ، اقترح دونالد جونسون وديانا جونسون "تعريفًا عالميًا للتربة". لقد عرّفوا التربة على أنها "ركيزة على سطح الأرض أو بالقرب منه والأجسام المماثلة التي تم تغييرها بواسطة عوامل وعمليات بيولوجية و / أو كيميائية و / أو فيزيائية."

OnEarth ، خمسة عوامل تعمل معًا في تشكيل التربة: الصخور الأصلية ، والمناخ ، والتضاريس ، والوقت والكائنات الحية (أو الكائنات الحية في منطقة مثل النباتات والحيوانات). هذا هو العامل الأخير الذي لا يزال موضوع نقاش بين العلماء.

التعريف الشائع والملخص للتربة هو الوسيط الذي يتيح نمو النبات. ومع ذلك ، فإن هذا التعريف يعني أن التربة لا يمكن أن توجد إلا في وجود الكائنات الحية. يجادل سيرتيني بأن التربة مادة تحتوي على معلومات حول تاريخها البيئي ، وأن وجود الحياة ليس ضرورة.

قال Certinis "يعتقد معظم العلماء أن الكائنات الحية ضرورية لإنتاج التربة". "يشدد علماء آخرون ، بمن فيهم أنا ، على حقيقة أن أجزاء مهمة من كوكبنا ، مثل الوديان الجافة في أنتاركتيكا أو صحراء أتاكاما في تشيلي ، لديها تربة خالية من الحياة تقريبًا. إنهم يبرهنون على أن تكوين التربة لا يتطلب بيوتا."

يؤكد الباحثون في هذه الدراسة أن تصنيف المادة على أنها مواد صلبة يعتمد بشكل أساسي على التجوية. ووفقًا لهم ، فإن التربة هي أي قشرة أرضية لسطح كوكب تحتفظ بمعلومات حول تاريخها المناخي والجيوكيميائي.

تحدث التجوية بطرق مختلفة على فينوس والمريخ والقمر. الزهرة لها غلاف جوي عند ضغط يبلغ 91 ضعف الضغط الموجود على مستوى سطح البحر على الأرض ويتكون أساسًا من ثاني أكسيد الكربون وقطرات حمض الكبريتيك مع بعض كميات صغيرة من الماء والأكسجين.

يتوقع الباحثون أن التجوية على كوكب الزهرة يمكن أن تكون ناتجة عن تآكل المعالج الحراري الناتج عن الغلاف الجوي ، والانفجارات البركانية ، وتأثيرات النيازك الكبيرة ، وتآكل الرياح.

يُهيمن المريخ حاليًا على التجوية الفيزيائية الناتجة عن تأثيرات النيازك والتغيرات الحرارية بدلاً من العمليات الكيميائية.

وفقًا لسيرتيني ، لا يوجد نشاط بركاني نشط يؤثر على سطح المريخ ، لكن الاختلاف في درجات الحرارة بين نصفي الكرة الأرضية يسبب رياحًا قوية ، كما قال سيرتيني إن اللون المحمر للمناظر الطبيعية للكوكب ، والذي ينجم عن صدأ معادن الحديد ، يدل على التجوية الكيميائية في اللوح الأمامي.

في القمر ، طبقة من الصخور الصلبة مغطاة بطبقة من الحطام السائب ، وتشمل عمليات الطقس التي شوهدت على القمر التغييرات الناتجة عن تأثيرات النيازك والترسبات والتفاعلات الكيميائية التي تسببها الرياح الشمسية ، والتي تتفاعل مع السطح مباشرة.

ومع ذلك ، يعتقد بعض العلماء أن التجوية وحدها لا تكفي وأن وجود الحياة هو جزء جوهري من أي تربة.

قالت إلين جرابر ، الباحثة في معهد علوم التربة والمياه والبيئة في The VolcaniCenter: "عنصر المعيشة في التربة جزء من طبيعتها غير القابلة للتصرف ، وكذلك قدرتها على الحفاظ على حياة النبات بسبب مزيج من عنصرين رئيسيين: المواد العضوية في التربة والمغذيات النباتية". منظمة البحوث الزراعية الإسرائيلية.

أحد الاستخدامات الأساسية للتربة على كوكب آخر هو استخدامها للزراعة - لزراعة الغذاء والحفاظ على أي سكان قد يعيشوا يومًا ما على هذا الكوكب. ومع ذلك ، يتساءل بعض العلماء عما إذا كانت التربة شرطًا ضروريًا حقًا للزراعة الفضائية.

الزراعة بدون تربة؟ إنه ليس خيال علمي

قد تستحضر زراعة النباتات بدون أي تربة صورًا من فيلم "StarTrek" ، لكنها ليست خيالًا علميًا. Aeroponics ، كما تسمى عملية الزراعة بدون تربة ، تنمو النباتات في بيئة هواء أو ضباب مع أنف وقليل جدًا من الماء. جرب العلماء هذه الأساليب منذ أوائل الأربعينيات من القرن الماضي ، وقد تم استخدام أنظمة الطيران في قاعدة تجارية منذ عام 1983.

"ما الذي يعتقد أن التربة هي بيئة مسبقة للزراعة على الكواكب الأخرى -101125.htmln من أجل الزراعة؟" سأل جرابر. "هناك شرطان رئيسيان للزراعة ، الأول هو المياه والثاني هو مغذيات النباتات. تستخدم الزراعة الحديثة على نطاق واسع" وسائط الزراعة الخالية من التربة "، والتي يمكن أن تشمل العديد من الركائز الصلبة المتنوعة."

في عام 1997 ، تعاونت وكالة ناسا مع AgriHouse و BioServe Space Technologies لتصميم تجربة لاختبار نظام نمو نباتات التربة على متن محطة مير الفضائية. كانت ناسا مهتمة بشكل خاص بهذه التكنولوجيا بسبب قلة متطلباتها المائية ، فإن استخدام هذه الطريقة لزراعة النباتات في الفضاء من شأنه أن يقلل من كمية المياه التي يجب حملها أثناء الرحلة ، مما يقلل بدوره من الحمولة.

يمكن أيضًا أن تكون المحاصيل المزروعة بالهواء مصدرًا للأكسجين ومياه الشرب لأطقم الفضاء.

وتوقع جرابر: "أتوقع أنه إذا وصلت البشرية إلى مرحلة الاستقرار على كوكب آخر أو القمر ، فإن تقنيات إنشاء ثقافة عديمة التربة ستكون متطورة".

Aliensoil: مفتاح الماضي والمستقبل

يحتوي سطح وتربة جسم كوكبي على أدلة مهمة حول قابليته للحياة ، سواء في الماضي أو في المستقبل ، على سبيل المثال ، ساعد فحص خصائص التربة العلماء على إظهار أن المريخ في وقت مبكر ربما كان أكثر رطوبة ودفئًا مما هو عليه حاليًا.

قال تيرتيني: "تعني دراسة التربة على جوارنا السماوي تحديد تسلسل الظروف البيئية التي تفرض الخصائص الحالية للتربة ، وبالتالي المساعدة في إعادة بناء التاريخ العام لتلك الأجسام".

في عام 2008 ، أجرى مسبار فينكس المريخ التابع لناسا أول تجربة كيميائية رطبة باستخدام تربة المريخ. قال العلماء الذين حللوا البيانات إن الكوكب الأحمر يبدو أن لديه بيئات أكثر ملاءمة للحفاظ على الحياة مما كان متوقعًا ، وهي بيئات يمكن أن تسمح يومًا ما للزوار البشر بزراعة المحاصيل.

قال سام كونافيس المحقق المشارك في فينيكس من جامعة تافتس في بيان صحفي صدر بعد التجربة: "هذا دليل إضافي على المياه لأن الأملاح موجودة". "نحن نحقق أيضًا عددًا لا بأس به من العناصر الغذائية أو المواد الكيميائية التي تحتاجها الحياة كما نعلم."

وجد الباحثون آثارًا للمغنيسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والكلوريد ، وكشفت البيانات أيضًا أن هذا الزيت كان قلويًا ، وهو اكتشاف يتحدى الاعتقاد السائد بأن سطح المريخ حمضي.

يصبح هذا النوع من المعلومات ، التي تم الحصول عليها من خلال تحليلات التربة ، مهمًا في التطلع إلى المستقبل لتحديد أي كوكب سيكون أفضل مرشح لاستدامة المستعمرات البشرية.

يتم تقديم هذه القصة بالتعاون مع مجلة AstrobiologyMagazine ، وهي نشرة على شبكة الإنترنت برعاية برنامج ناسا للبيولوجيا الفلكية.


هل يستطيع مزارعو الفضاء زراعة محاصيل على كواكب أخرى؟

إن عشاق الخيال العلمي ليسوا وحدهم مفتونين بإمكانية استعمار كوكب آخر. ينخرط العلماء في العديد من المشاريع البحثية التي تركز على تحديد مدى صلاحية الكواكب الأخرى للحياة.

المريخ ، على سبيل المثال ، يكشف المزيد والمزيد من الأدلة على أنه من المحتمل أن يكون لديه ماء سائل على سطحه ، ويمكن أن يصبح يومًا ما بعيدًا عن الوطن بالنسبة للبشر.

قال جياكومو سيرتيني ، الباحث في قسم علوم النبات والتربة والبيئة (DiPSA) في جامعة فلورنسا بإيطاليا: "إن ظاهرة استعمار الأراضي الجديدة أمر جوهري في الإنسان". "ومن ثم فإن توسيع أفقنا إلى عوالم أخرى يجب ألا يُحكم عليه بالغرابة على الإطلاق. قد يكون تحريك الناس وإنتاج الغذاء هناك ضروريًا في المستقبل."

من المرجح أن يضطر السفر البشري إلى المريخ ، للزيارة أو الاستعمار ، إلى الاستفادة من الموارد على الكوكب بدلاً من أخذ كل ما يحتاجونه معهم على متن سفينة الفضاء. هذا يعني زراعة طعامهم على كوكب آخر له نظام بيئي مختلف تمامًا عن كوكب الأرض.

نشر سيرتيني وزميله ريكاردو سكالينجي من جامعة باليرمو بإيطاليا مؤخرًا دراسة في علوم الكواكب والفضاء تقدم بعض الادعاءات المشجعة. يقولون إن أسطح كوكب الزهرة والمريخ والقمر تبدو مناسبة للزراعة. [BestSpaceFoods of All Time]

قبل تحديد كيفية استخدام تربة الكواكب ، قام العالمان أولاً باستكشاف ما إذا كان يمكن تحديد أسطح الأجسام الكوكبية كتربة نجمية.

قال سيرتيني: "بصرف النظر عن أي اعتبار فلسفي حول هذه المسألة ، فإن تقييم أن سطح الكواكب الأخرى عبارة عن تربة يعني ضمناً أنها" تتصرف "كتربة". "المعرفة التي تراكمت لدينا خلال أكثر من قرن من علوم التربة على الأرض متاحة للتحقيق بشكل أفضل في تاريخ وإمكانات جلد جيراننا من الكواكب."

واحدة من العقبات الأولى في فحص أسطح الكواكب ومدى جدواها في استكشاف الفضاء هو تطوير تعريف للتربة ، والذي كان موضوعًا لكثير من الجدل.

"إن الافتقار إلى تعريف فريد لـ" التربة "، مقبول عالميًا وشامل ، و (واحد) يوضح بوضوح الحدود بين التربة وغير التربة يجعل من الصعب تحديد المتغيرات التي يجب أخذها في الاعتبار لتحديد ما إذا كانت الأسطح خارج كوكب الأرض هي في الواقع تربة ، "قال سيرتيني.

في وقائع المؤتمر العالمي التاسع عشر لعلوم التربة الذي عقد في بريسبان ، أستراليا ، في أغسطس ، اقترح دونالد جونسون وديانا جونسون "تعريفًا عالميًا للتربة". لقد عرّفوا التربة على أنها "ركيزة على سطح الأرض أو بالقرب منه والأجسام المماثلة التي تم تغييرها بواسطة عوامل وعمليات بيولوجية و / أو كيميائية و / أو فيزيائية."

OnEarth ، خمسة عوامل تعمل معًا في تشكيل التربة: الصخور الأصلية ، والمناخ ، والتضاريس ، والوقت والكائنات الحية (أو الكائنات الحية في منطقة مثل النباتات والحيوانات). هذا هو العامل الأخير الذي لا يزال موضوع نقاش بين العلماء.

التعريف الشائع والملخص للتربة هو الوسيط الذي يتيح نمو النبات. ومع ذلك ، فإن هذا التعريف يعني أن التربة لا يمكن أن توجد إلا في وجود الكائنات الحية. يجادل سيرتيني بأن التربة مادة تحتوي على معلومات حول تاريخها البيئي ، وأن وجود الحياة ليس ضرورة.

قال Certinis "يعتقد معظم العلماء أن الكائنات الحية ضرورية لإنتاج التربة"."يشدد علماء آخرون ، بمن فيهم أنا ، على حقيقة أن أجزاء مهمة من كوكبنا ، مثل الوديان الجافة في أنتاركتيكا أو صحراء أتاكاما في تشيلي ، لديها تربة خالية من الحياة تقريبًا. إنهم يبرهنون على أن تكوين التربة لا يتطلب بيوتا."

يؤكد الباحثون في هذه الدراسة أن تصنيف المادة على أنها مواد صلبة يعتمد بشكل أساسي على التجوية. ووفقًا لهم ، فإن التربة هي أي قشرة أرضية لسطح كوكب تحتفظ بمعلومات حول تاريخها المناخي والجيوكيميائي.

تحدث التجوية بطرق مختلفة على فينوس والمريخ والقمر. الزهرة لها غلاف جوي عند ضغط يبلغ 91 ضعف الضغط الموجود على مستوى سطح البحر على الأرض ويتكون أساسًا من ثاني أكسيد الكربون وقطرات حمض الكبريتيك مع بعض كميات صغيرة من الماء والأكسجين.

يتوقع الباحثون أن التجوية على كوكب الزهرة يمكن أن تكون ناتجة عن تآكل المعالج الحراري الناتج عن الغلاف الجوي ، والانفجارات البركانية ، وتأثيرات النيازك الكبيرة ، وتآكل الرياح.

يُهيمن المريخ حاليًا على التجوية الفيزيائية الناتجة عن تأثيرات النيازك والتغيرات الحرارية بدلاً من العمليات الكيميائية.

وفقًا لسيرتيني ، لا يوجد نشاط بركاني نشط يؤثر على سطح المريخ ، لكن الاختلاف في درجات الحرارة بين نصفي الكرة الأرضية يسبب رياحًا قوية ، كما قال سيرتيني إن اللون المحمر للمناظر الطبيعية للكوكب ، والذي ينجم عن صدأ معادن الحديد ، يدل على التجوية الكيميائية في اللوح الأمامي.

في القمر ، طبقة من الصخور الصلبة مغطاة بطبقة من الحطام السائب ، وتشمل عمليات الطقس التي شوهدت على القمر التغييرات الناتجة عن تأثيرات النيازك والترسبات والتفاعلات الكيميائية التي تسببها الرياح الشمسية ، والتي تتفاعل مع السطح مباشرة.

ومع ذلك ، يعتقد بعض العلماء أن التجوية وحدها لا تكفي وأن وجود الحياة هو جزء جوهري من أي تربة.

قالت إلين جرابر ، الباحثة في معهد علوم التربة والمياه والبيئة في The VolcaniCenter: "عنصر المعيشة في التربة جزء من طبيعتها غير القابلة للتصرف ، وكذلك قدرتها على الحفاظ على حياة النبات بسبب مزيج من عنصرين رئيسيين: المواد العضوية في التربة والمغذيات النباتية". منظمة البحوث الزراعية الإسرائيلية.

أحد الاستخدامات الأساسية للتربة على كوكب آخر هو استخدامها للزراعة - لزراعة الغذاء والحفاظ على أي سكان قد يعيشوا يومًا ما على هذا الكوكب. ومع ذلك ، يتساءل بعض العلماء عما إذا كانت التربة شرطًا ضروريًا حقًا للزراعة الفضائية.

الزراعة بدون تربة؟ إنه ليس خيال علمي

قد تستحضر زراعة النباتات بدون أي تربة صورًا من فيلم "StarTrek" ، لكنها ليست خيالًا علميًا. Aeroponics ، كما تسمى عملية الزراعة بدون تربة ، تنمو النباتات في بيئة هواء أو ضباب مع أنف وقليل جدًا من الماء. جرب العلماء هذه الأساليب منذ أوائل الأربعينيات من القرن الماضي ، وقد تم استخدام أنظمة الطيران في قاعدة تجارية منذ عام 1983.

"ما الذي يعتقد أن التربة هي بيئة مسبقة للزراعة على الكواكب الأخرى -101125.htmln من أجل الزراعة؟" سأل جرابر. "هناك شرطان رئيسيان للزراعة ، الأول هو المياه والثاني هو مغذيات النباتات. تستخدم الزراعة الحديثة على نطاق واسع" وسائط الزراعة الخالية من التربة "، والتي يمكن أن تشمل العديد من الركائز الصلبة المتنوعة."

في عام 1997 ، تعاونت وكالة ناسا مع AgriHouse و BioServe Space Technologies لتصميم تجربة لاختبار نظام نمو نباتات التربة على متن محطة مير الفضائية. كانت ناسا مهتمة بشكل خاص بهذه التكنولوجيا بسبب قلة متطلباتها المائية ، فإن استخدام هذه الطريقة لزراعة النباتات في الفضاء من شأنه أن يقلل من كمية المياه التي يجب حملها أثناء الرحلة ، مما يقلل بدوره من الحمولة.

يمكن أيضًا أن تكون المحاصيل المزروعة بالهواء مصدرًا للأكسجين ومياه الشرب لأطقم الفضاء.

وتوقع جرابر: "أتوقع أنه إذا وصلت البشرية إلى مرحلة الاستقرار على كوكب آخر أو القمر ، فإن تقنيات إنشاء ثقافة عديمة التربة ستكون متطورة".

Aliensoil: مفتاح الماضي والمستقبل

يحتوي سطح وتربة جسم كوكبي على أدلة مهمة حول قابليته للحياة ، سواء في الماضي أو في المستقبل ، على سبيل المثال ، ساعد فحص خصائص التربة العلماء على إظهار أن المريخ في وقت مبكر ربما كان أكثر رطوبة ودفئًا مما هو عليه حاليًا.

قال تيرتيني: "تعني دراسة التربة على جوارنا السماوي تحديد تسلسل الظروف البيئية التي تفرض الخصائص الحالية للتربة ، وبالتالي المساعدة في إعادة بناء التاريخ العام لتلك الأجسام".

في عام 2008 ، أجرى مسبار فينكس المريخ التابع لناسا أول تجربة كيميائية رطبة باستخدام تربة المريخ. قال العلماء الذين حللوا البيانات إن الكوكب الأحمر يبدو أن لديه بيئات أكثر ملاءمة للحفاظ على الحياة مما كان متوقعًا ، وهي بيئات يمكن أن تسمح يومًا ما للزوار البشر بزراعة المحاصيل.

قال سام كونافيس المحقق المشارك في فينيكس من جامعة تافتس في بيان صحفي صدر بعد التجربة: "هذا دليل إضافي على المياه لأن الأملاح موجودة". "نحن نحقق أيضًا عددًا لا بأس به من العناصر الغذائية أو المواد الكيميائية التي تحتاجها الحياة كما نعلم."

وجد الباحثون آثارًا للمغنيسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والكلوريد ، وكشفت البيانات أيضًا أن هذا الزيت كان قلويًا ، وهو اكتشاف يتحدى الاعتقاد السائد بأن سطح المريخ حمضي.

يصبح هذا النوع من المعلومات ، التي تم الحصول عليها من خلال تحليلات التربة ، مهمًا في التطلع إلى المستقبل لتحديد أي كوكب سيكون أفضل مرشح لاستدامة المستعمرات البشرية.

يتم تقديم هذه القصة بالتعاون مع مجلة AstrobiologyMagazine ، وهي نشرة على شبكة الإنترنت برعاية برنامج ناسا للبيولوجيا الفلكية.


هل يستطيع مزارعو الفضاء زراعة محاصيل على كواكب أخرى؟

إن عشاق الخيال العلمي ليسوا وحدهم مفتونين بإمكانية استعمار كوكب آخر. ينخرط العلماء في العديد من المشاريع البحثية التي تركز على تحديد مدى صلاحية الكواكب الأخرى للحياة.

المريخ ، على سبيل المثال ، يكشف المزيد والمزيد من الأدلة على أنه من المحتمل أن يكون لديه ماء سائل على سطحه ، ويمكن أن يصبح يومًا ما بعيدًا عن الوطن بالنسبة للبشر.

قال جياكومو سيرتيني ، الباحث في قسم علوم النبات والتربة والبيئة (DiPSA) في جامعة فلورنسا بإيطاليا: "إن ظاهرة استعمار الأراضي الجديدة أمر جوهري في الإنسان". "ومن ثم فإن توسيع أفقنا إلى عوالم أخرى يجب ألا يُحكم عليه بالغرابة على الإطلاق. قد يكون تحريك الناس وإنتاج الغذاء هناك ضروريًا في المستقبل."

من المرجح أن يضطر السفر البشري إلى المريخ ، للزيارة أو الاستعمار ، إلى الاستفادة من الموارد على الكوكب بدلاً من أخذ كل ما يحتاجونه معهم على متن سفينة الفضاء. هذا يعني زراعة طعامهم على كوكب آخر له نظام بيئي مختلف تمامًا عن كوكب الأرض.

نشر سيرتيني وزميله ريكاردو سكالينجي من جامعة باليرمو بإيطاليا مؤخرًا دراسة في علوم الكواكب والفضاء تقدم بعض الادعاءات المشجعة. يقولون إن أسطح كوكب الزهرة والمريخ والقمر تبدو مناسبة للزراعة. [BestSpaceFoods of All Time]

قبل تحديد كيفية استخدام تربة الكواكب ، قام العالمان أولاً باستكشاف ما إذا كان يمكن تحديد أسطح الأجسام الكوكبية كتربة نجمية.

قال سيرتيني: "بصرف النظر عن أي اعتبار فلسفي حول هذه المسألة ، فإن تقييم أن سطح الكواكب الأخرى عبارة عن تربة يعني ضمناً أنها" تتصرف "كتربة". "المعرفة التي تراكمت لدينا خلال أكثر من قرن من علوم التربة على الأرض متاحة للتحقيق بشكل أفضل في تاريخ وإمكانات جلد جيراننا من الكواكب."

واحدة من العقبات الأولى في فحص أسطح الكواكب ومدى جدواها في استكشاف الفضاء هو تطوير تعريف للتربة ، والذي كان موضوعًا لكثير من الجدل.

"إن الافتقار إلى تعريف فريد لـ" التربة "، مقبول عالميًا وشامل ، و (واحد) يوضح بوضوح الحدود بين التربة وغير التربة يجعل من الصعب تحديد المتغيرات التي يجب أخذها في الاعتبار لتحديد ما إذا كانت الأسطح خارج كوكب الأرض هي في الواقع تربة ، "قال سيرتيني.

في وقائع المؤتمر العالمي التاسع عشر لعلوم التربة الذي عقد في بريسبان ، أستراليا ، في أغسطس ، اقترح دونالد جونسون وديانا جونسون "تعريفًا عالميًا للتربة". لقد عرّفوا التربة على أنها "ركيزة على سطح الأرض أو بالقرب منه والأجسام المماثلة التي تم تغييرها بواسطة عوامل وعمليات بيولوجية و / أو كيميائية و / أو فيزيائية."

OnEarth ، خمسة عوامل تعمل معًا في تشكيل التربة: الصخور الأصلية ، والمناخ ، والتضاريس ، والوقت والكائنات الحية (أو الكائنات الحية في منطقة مثل النباتات والحيوانات). هذا هو العامل الأخير الذي لا يزال موضوع نقاش بين العلماء.

التعريف الشائع والملخص للتربة هو الوسيط الذي يتيح نمو النبات. ومع ذلك ، فإن هذا التعريف يعني أن التربة لا يمكن أن توجد إلا في وجود الكائنات الحية. يجادل سيرتيني بأن التربة مادة تحتوي على معلومات حول تاريخها البيئي ، وأن وجود الحياة ليس ضرورة.

قال Certinis "يعتقد معظم العلماء أن الكائنات الحية ضرورية لإنتاج التربة". "يشدد علماء آخرون ، بمن فيهم أنا ، على حقيقة أن أجزاء مهمة من كوكبنا ، مثل الوديان الجافة في أنتاركتيكا أو صحراء أتاكاما في تشيلي ، لديها تربة خالية من الحياة تقريبًا. إنهم يبرهنون على أن تكوين التربة لا يتطلب بيوتا."

يؤكد الباحثون في هذه الدراسة أن تصنيف المادة على أنها مواد صلبة يعتمد بشكل أساسي على التجوية. ووفقًا لهم ، فإن التربة هي أي قشرة أرضية لسطح كوكب تحتفظ بمعلومات حول تاريخها المناخي والجيوكيميائي.

تحدث التجوية بطرق مختلفة على فينوس والمريخ والقمر. الزهرة لها غلاف جوي عند ضغط يبلغ 91 ضعف الضغط الموجود على مستوى سطح البحر على الأرض ويتكون أساسًا من ثاني أكسيد الكربون وقطرات حمض الكبريتيك مع بعض كميات صغيرة من الماء والأكسجين.

يتوقع الباحثون أن التجوية على كوكب الزهرة يمكن أن تكون ناتجة عن تآكل المعالج الحراري الناتج عن الغلاف الجوي ، والانفجارات البركانية ، وتأثيرات النيازك الكبيرة ، وتآكل الرياح.

يُهيمن المريخ حاليًا على التجوية الفيزيائية الناتجة عن تأثيرات النيازك والتغيرات الحرارية بدلاً من العمليات الكيميائية.

وفقًا لسيرتيني ، لا يوجد نشاط بركاني نشط يؤثر على سطح المريخ ، لكن الاختلاف في درجات الحرارة بين نصفي الكرة الأرضية يسبب رياحًا قوية ، كما قال سيرتيني إن اللون المحمر للمناظر الطبيعية للكوكب ، والذي ينجم عن صدأ معادن الحديد ، يدل على التجوية الكيميائية في اللوح الأمامي.

في القمر ، طبقة من الصخور الصلبة مغطاة بطبقة من الحطام السائب ، وتشمل عمليات الطقس التي شوهدت على القمر التغييرات الناتجة عن تأثيرات النيازك والترسبات والتفاعلات الكيميائية التي تسببها الرياح الشمسية ، والتي تتفاعل مع السطح مباشرة.

ومع ذلك ، يعتقد بعض العلماء أن التجوية وحدها لا تكفي وأن وجود الحياة هو جزء جوهري من أي تربة.

قالت إلين جرابر ، الباحثة في معهد علوم التربة والمياه والبيئة في The VolcaniCenter: "عنصر المعيشة في التربة جزء من طبيعتها غير القابلة للتصرف ، وكذلك قدرتها على الحفاظ على حياة النبات بسبب مزيج من عنصرين رئيسيين: المواد العضوية في التربة والمغذيات النباتية". منظمة البحوث الزراعية الإسرائيلية.

أحد الاستخدامات الأساسية للتربة على كوكب آخر هو استخدامها للزراعة - لزراعة الغذاء والحفاظ على أي سكان قد يعيشوا يومًا ما على هذا الكوكب. ومع ذلك ، يتساءل بعض العلماء عما إذا كانت التربة شرطًا ضروريًا حقًا للزراعة الفضائية.

الزراعة بدون تربة؟ إنه ليس خيال علمي

قد تستحضر زراعة النباتات بدون أي تربة صورًا من فيلم "StarTrek" ، لكنها ليست خيالًا علميًا. Aeroponics ، كما تسمى عملية الزراعة بدون تربة ، تنمو النباتات في بيئة هواء أو ضباب مع أنف وقليل جدًا من الماء. جرب العلماء هذه الأساليب منذ أوائل الأربعينيات من القرن الماضي ، وقد تم استخدام أنظمة الطيران في قاعدة تجارية منذ عام 1983.

"ما الذي يعتقد أن التربة هي بيئة مسبقة للزراعة على الكواكب الأخرى -101125.htmln من أجل الزراعة؟" سأل جرابر. "هناك شرطان رئيسيان للزراعة ، الأول هو المياه والثاني هو مغذيات النباتات. تستخدم الزراعة الحديثة على نطاق واسع" وسائط الزراعة الخالية من التربة "، والتي يمكن أن تشمل العديد من الركائز الصلبة المتنوعة."

في عام 1997 ، تعاونت وكالة ناسا مع AgriHouse و BioServe Space Technologies لتصميم تجربة لاختبار نظام نمو نباتات التربة على متن محطة مير الفضائية. كانت ناسا مهتمة بشكل خاص بهذه التكنولوجيا بسبب قلة متطلباتها المائية ، فإن استخدام هذه الطريقة لزراعة النباتات في الفضاء من شأنه أن يقلل من كمية المياه التي يجب حملها أثناء الرحلة ، مما يقلل بدوره من الحمولة.

يمكن أيضًا أن تكون المحاصيل المزروعة بالهواء مصدرًا للأكسجين ومياه الشرب لأطقم الفضاء.

وتوقع جرابر: "أتوقع أنه إذا وصلت البشرية إلى مرحلة الاستقرار على كوكب آخر أو القمر ، فإن تقنيات إنشاء ثقافة عديمة التربة ستكون متطورة".

Aliensoil: مفتاح الماضي والمستقبل

يحتوي سطح وتربة جسم كوكبي على أدلة مهمة حول قابليته للحياة ، سواء في الماضي أو في المستقبل ، على سبيل المثال ، ساعد فحص خصائص التربة العلماء على إظهار أن المريخ في وقت مبكر ربما كان أكثر رطوبة ودفئًا مما هو عليه حاليًا.

قال تيرتيني: "تعني دراسة التربة على جوارنا السماوي تحديد تسلسل الظروف البيئية التي تفرض الخصائص الحالية للتربة ، وبالتالي المساعدة في إعادة بناء التاريخ العام لتلك الأجسام".

في عام 2008 ، أجرى مسبار فينكس المريخ التابع لناسا أول تجربة كيميائية رطبة باستخدام تربة المريخ. قال العلماء الذين حللوا البيانات إن الكوكب الأحمر يبدو أن لديه بيئات أكثر ملاءمة للحفاظ على الحياة مما كان متوقعًا ، وهي بيئات يمكن أن تسمح يومًا ما للزوار البشر بزراعة المحاصيل.

قال سام كونافيس المحقق المشارك في فينيكس من جامعة تافتس في بيان صحفي صدر بعد التجربة: "هذا دليل إضافي على المياه لأن الأملاح موجودة". "نحن نحقق أيضًا عددًا لا بأس به من العناصر الغذائية أو المواد الكيميائية التي تحتاجها الحياة كما نعلم."

وجد الباحثون آثارًا للمغنيسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والكلوريد ، وكشفت البيانات أيضًا أن هذا الزيت كان قلويًا ، وهو اكتشاف يتحدى الاعتقاد السائد بأن سطح المريخ حمضي.

يصبح هذا النوع من المعلومات ، التي تم الحصول عليها من خلال تحليلات التربة ، مهمًا في التطلع إلى المستقبل لتحديد أي كوكب سيكون أفضل مرشح لاستدامة المستعمرات البشرية.

يتم تقديم هذه القصة بالتعاون مع مجلة AstrobiologyMagazine ، وهي نشرة على شبكة الإنترنت برعاية برنامج ناسا للبيولوجيا الفلكية.


شاهد الفيديو: أسهل 10 خضروات يمكن زراعتها في المنزل (أغسطس 2022).