thumbnail - Những thử nghiệm trong hơn 100 năm qua ở Nam Cực sẽ giúp con người trồng cây trong không gian
Thu Hà
Hà Nội

Những thử nghiệm trong hơn 100 năm qua ở Nam Cực sẽ giúp con người trồng cây trong không gian

Tìm ra cách nuôi sống con người trong không gian là một phần quan trọng trong nỗ lực lớn nhằm chứng minh rằng con người có khả năng tồn tại lâu dài trong môi trường ngoài Trái Đất. Vào 12 tháng 5 năm 2022, một nhóm các nhà khoa học thông báo rằng họ đã trồng thành công cây bằng cách sử dụng đất mặt trăng thu thập được trong các sứ mệnh trên mặt trăng của Apollo. Nhưng đây không phải là lần đầu tiên các nhà khoa học cố gắng trồng cây trên những loại đất thường không hỗ trợ sự sống.

Cách trồng thực vật và các loại cây thực phẩm ở vùng Nam Cực của Trái Đất là một lĩnh vực nghiên cứu tích cực trong hơn 120 năm. Những nỗ lực này đã giúp hiểu thêm về nhiều thách thức của nông nghiệp trong môi trường khắc nghiệt và cuối cùng dẫn đến việc trồng cây hạn chế nhưng thành công ở Nam Cực. Và đặc biệt sau những năm 1960, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu xem xét rõ ràng nghiên cứu này như một bước đệm cho việc cư trú của con người trong không gian.

Trồng cây ở Nam Cực

Những nỗ lực đầu tiên để trồng cây ở Nam Cực chủ yếu tập trung vào việc cung cấp dinh dưỡng cho các nhà thám hiểm. Năm 1902, bác sĩ và nhà thực vật học người Anh Reginald Koettlitz là người đầu tiên trồng thực phẩm trên đất ở Nam Cực. Ông đã thu thập được một số đất từ McMurdo Sound và sử dụng nó để trồng mù tạt và cải xoong trong những chiếc hộp dưới giếng trời trên con tàu của đoàn thám hiểm. Vụ mùa này đã mang đến lợi ích ngay lập trưc cho những chuyến thám hiểm, Koettlitz đã sản xuất được một lượng rau đủ để trong thời gian bùng phát bệnh Scorbut (tình trạng thiếu hụt vitamin C, có thể gây ra thiếu máu, suy nhược cơ thể, mệt mỏi) nhằm giúp ngăn chặn các triệu chứng của họ. Thí nghiệm ban đầu này đã chứng minh rằng đất ở Nam Cực có thể có thể hiệu quả cho việc trồng cây và cũng chỉ ra những lợi thế dinh dưỡng của thực phẩm tươi trong các chuyến thám hiểm vùng cực.


Những thử nghiệm trong hơn 100 năm qua ở Nam Cực sẽ giúp con người trồng cây trong không gian 


Tuy nhiên những nỗ lực ban đầu để trồng thực vật trực tiếp ở điều kiện thổ nhưỡng ở Nam Cực đã không thành công. Vào năm 1904, nhà thực vật học người Scotland Robert Rudmose-Brown đã gửi hạt giống từ 22 loài thực vật chịu lạnh ở Bắc Cực đến Đảo Laurie nhỏ và lạnh giá để xem chúng có phát triển hay không, nhưng tất cả các hạt giống đều không thể nảy mầm, Rudmose-Brown cho là do cả điều kiện môi trường và sự vắng mặt của nhà sinh vật học giúp kích thích sự phát triển của chúng.

Cũng đã có những cố gắng tiếp theo để đưa nhiều loại thực vật vào môi trường ở Nam Cực, nhưng nhìn chúng chúng không tồn tại được lâu. Trong khi bản thân đất đai ở đây có thể hỗ trợ một số đời sống thực vật, thì môi trường khắc nghiệt không thân thiện với việc trồng cây.

Kỹ thuật hiện đại và lợi ích cảm xúc

Cho đến những năm 1940, nhiều quốc gia đã bắt đầu thiết lập các trạm nghiên cứu dài hạn ở Nam Cực. Vì không thể trồng cây bên ngoài nên một số người dân sống tại các nhà ga này đã tự xây nhà kính để cung cấp thực phẩm cũng như gia tăng cảm xúc tích cực và quản lý căng thẳng cho các loại cây. Nhưng họ nhận ra rằng đất ở Nam Cực có chất lượng quá kém đối với hầu hết các loại cây trồng ngoài mù tạt và cải xoong, chưa kể đất ở đâu thường mất đi độ phì nhiêu sau một hoặc hai năm. Bắt đầu từ những năm 1960, mọi người bắt đầu chuyển sang phương pháp thủy canh không cần đất, một hệ thống mà bạn trồng cây bằng rễ của chúng được ngâm trong nước được tăng cường hóa học dưới sự kết hợp của ánh sáng nhân tạo và tự nhiên.


Những thử nghiệm trong hơn 100 năm qua ở Nam Cực sẽ giúp con người trồng cây trong không gian 


Bằng cách sử dụng kỹ thuật thủy canh trong nhà kính, các cơ sở sản xuất thực vật hoàn toàn không sử dụng môi trường Nam Cực để trồng trọt. Thay vào đó, con người đang tạo ra những điều kiện nhân tạo cho cây trồng.

Đến năm 2015, có ít nhất 43 cơ sở khác nhau ở Nam Cực, nơi các nhà nghiên cứu đã trồng cây vào các thời điểm khác nhau trong năm. Các cơ sở này tỏ ra rất hữu ích cho các thí nghiệm khoa học, nhiều cư dân Nam Cực cũng đánh giá cao việc có thể  ăn rau tươi vào mùa đông và coi những cơ sở này là lợi ích to lớn cho sức khỏe tâm lý của họ. Giống như một nhà nghiên cứu đã nói rằng "chúng ấm áp, tươi sáng và tràn đầy sức sống xanh".

Nam Cực được xem là môi trường như trong không gian

Khi con người phải ở lại trong thời gian dài ở Nam Cực vào giữa thế kỷ 20, nhân loại cũng bắt đầu tiến vào không gian - và cụ thể là lên Mặt trăng. Bắt đầu từ những năm 1960, các nhà khoa học làm việc cho các tổ chức như NASA bắt đầu coi Nam Cực như một phương tiện tương tự thuận tiện cho việc khám phá không gian, nơi các quốc gia có thể thử nghiệm các công nghệ và giao thức không gian, bao gồm cả sản xuất trong các nhà máy. Mối quan tâm này tiếp tục cho đến cuối thế kỷ 20, nhưng phải đến những năm 2000, không gian mới trở thành mục tiêu chính của một số nghiên cứu nông nghiệp ở Nam Cực.

Năm 2004, Quỹ Khoa học Quốc gia và Trung tâm Nông nghiệp Môi trường có Kiểm soát của Đại học Arizona đã hợp tác xây dựng Phòng Tăng trưởng Thực phẩm Nam Cực. Dự án này được thiết kế với mục đích thử nghiệm ý tưởng về một ngành nông nghiệp trong môi trường được kiểm soát - một phương tiện tối đa hóa sự phát triển của cây trồng trong khi giảm thiểu việc sử dụng tài nguyên. Theo các kiến trúc sư của dự án thì cơ sở này mô phỏng chặt chẽ các điều kiện của căn cứ trên Mặt trăng và cung cấp "một chất tương tự trên Trái đất cho một số vấn đề sẽ phát sinh khi sản xuất lương thực được chuyển sang môi trường sống trong không gian." Cơ sở sản xuất nông nghiệp nhỏ này tiếp tục cung cấp thức ăn bổ sung cho Trạm Nam Cực.


Những thử nghiệm trong hơn 100 năm qua ở Nam Cực sẽ giúp con người trồng cây trong không gian 

Trạm vũ trụ quốc tế là nơi có một vườn rau nhỏ cung cấp một lượng nhỏ thức ăn cho phi hành đoàn của NASA

Bắt đầu trồng cây trong không gian

Khi con người bắt đầu ở trong không gian lâu hơn vào thế kỷ 20, các phi hành gia bắt đầu sử dụng các kinh nghiệm có được từ một thế kỷ trồng cây ở Nam Cực. Năm 2014, các phi hành gia NASA đã lắp đặt một Hệ thống Sản xuất Rau trên Trạm Vũ trụ Quốc tế để nghiên cứu sự phát triển của thực vật trong môi trường vi trọng lực. Năm sau đó, họ đã thu hoạch được một ít rau diếp và ăn với giấm balsamic. Và đúng như  các nhà khoa học Nam Cực đã tranh luận trong nhiều năm, NASA khẳng định rằng giá trị dinh dưỡng và tâm lý của nông sản tươi là “một giải pháp cho thách thức của các sứ mệnh dài ngày vào không gian sâu ”.

Những nghiên cứu ở Nam Cực đóng vai trò quan trọng trong không gian cho đến tận ngày nay, vào năm 2018, Đức đã khởi động một dự án ở Nam Cực tập trung vào các công nghệ canh tác thực vật và các ứng dụng của chúng trong không gian trong một hệ thống bán khép kín. Các cây phát triển trong không khí dưới sự hỗ trợ của các vòi phun nước để tăng cường chất hóa học vào rễ của chúng. Trong năm đầu tiên, dự án để sản xuất được đủ rau tươi phục vụ cho khoảng một phần ba khẩu phần ăn cho thủy thủ đoàn sáu người.

Cũng giống như trong lịch sử các thử nghiệm ở Nam Cực, câu hỏi là làm thế nào để trồng được cây vẫn là trọng tâm của bất kỳ một cuộc thảo luận nào về khả năng định cư của con người trên Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa. Và cuối cùng, con người đã từ bỏ nỗ lực canh tác cảnh quan khắc nghiệt của Nam Cực để sản xuất lương thực và chuyển sang sử dụng các công nghệ và môi trường nhân tạo để làm điều đó. Tuy nhiên, sau hơn một thế kỷ thực hành trồng cây và sử dụng những kỹ thuật hiện đại nhất, lượng thực phẩm trồng ở Nam Cực vẫn chưa thể hỗ trợ nhiều người trong thời gian dài. Trước khi đưa con người lên Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa, sẽ là khôn ngoan khi chứng minh rằng một khu định cư có thể tự tồn tại giữa một vùng đóng băng ở phía Nam của Trái Đất.

Nguồn interesting

Chủ đề liên quan

Chủ đề khác