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Come 100 anni di agricoltura antartica stanno aiutando gli scienziati a coltivare cibo

Come 100 anni di agricoltura antartica stanno aiutando gli scienziati a coltivare cibo


Capire come nutrire le persone nello spazio è una parte importante di uno sforzo più ampio per dimostrare la fattibilità di insediamenti umani a lungo termine in ambienti extraterrestri. Il 12 maggio 2022, un team di scienziati ha annunciato di averlo fatto piante coltivate con successo utilizzando terreno lunare raccolti durante le missioni lunari dell’Apollo. Ma questa non è la prima volta che gli scienziati tentano di coltivare piante in terreni che in genere non supportano la vita.

La serra della stazione McMurdo in Antartide è l’unica fonte di cibo fresco durante l’inverno. [Photo: Flickr user Eli Duke]

sono un storico della scienza antartica. Come coltivare piante e cibo nell’estremo sud della Terra è un’area di ricerca attiva da oltre 120 anni. Questi sforzi hanno aiutato a comprendere ulteriormente le numerose sfide dell’agricoltura in ambienti estremi e alla fine hanno portato a una coltivazione di piante limitata, ma di successo, in Antartide. E soprattutto dopo gli anni ’60, gli scienziati hanno iniziato a considerare esplicitamente questa ricerca come un trampolino di lancio per l’abitazione umana nello spazio.

Questo dipinto mostra una stanza a bordo della nave da ricerca antartica Discovery, dove le prime piante sono state coltivate utilizzando il suolo dell’Antartide. [Image: Hulton Archive/Getty Images]

Piante in crescita in Antartide

I primi sforzi per coltivare piante in Antartide si sono concentrati principalmente sulla fornitura di nutrimento agli esploratori.

Nel 1902, il medico e botanico britannico Reginald Koettlitz fu la prima persona a coltivare cibo nei suoli antartici. Raccolse del terreno dal McMurdo Sound e lo usò per coltivare senape e crescione in scatole sotto un lucernario a bordo della nave della spedizione. Il raccolto è stato immediatamente vantaggioso per la spedizione. Koettlitz ha prodotto abbastanza che durante un’epidemia di scorbuto, il l’intero equipaggio ha mangiato i verdi per aiutare a prevenire i loro sintomi. Questo primo esperimento ha dimostrato che il suolo antartico potrebbe essere produttivo e ha anche indicato i vantaggi nutrizionali del cibo fresco durante le spedizioni polari.

I primi tentativi di coltivare piante direttamente nei paesaggi antartici hanno avuto meno successo. Nel 1904, il botanico scozzese Robert Rudmose-Brown inviò i semi di 22 piante artiche tolleranti al freddo alla piccola e gelida isola di Laurie per vedere se crescevano. Tutti i semi non sono riusciti a germogliare, cosa che Rudmose-Brown ha attribuito a entrambi i condizioni ambientali e assenza di un biologo per aiutarli a crescere.

Ci sono stati molti altri tentativi di introdurre piante non autoctone nel paesaggio antartico, ma in generale non sono sopravvissuti a lungo. Sebbene il terreno stesso potesse sostenere un po’ di vita vegetale, l’ambiente duro non era favorevole alla coltivazione delle piante.

L’unico modo per coltivare con successo cibo nel freddo ambiente dell’Antartide è all’interno di una serra, come questa alla stazione di McMurdo. [Photo: Flickr user Eli Duke]

Tecniche moderne e benefici emotivi

Negli anni ’40, molte nazioni avevano iniziato a creare stazioni di ricerca a lungo termine in Antartide. Dal momento che era impossibile coltivare piante all’esterno, alcune persone vivono in queste stazioni si incaricarono di costruire serre per fornire nutrimento e benessere emotivo. Ma presto si resero conto che il suolo antartico era di qualità troppo scarsa per la maggior parte dei raccolti oltre senape e crescioneed esso in genere ha perso la sua fertilità dopo un anno o due. A partire dagli anni ’60, le persone hanno iniziato a passare al metodo idroponico fuori suolo, un sistema in cui si coltivano piante con le radici immerse in acqua chimicamente potenziata sotto una combinazione di luce artificiale e naturale.

I sistemi idroponici coltivano piante senza bisogno di terreno. [Photo: Flickr user Eli Duke]

Utilizzando le tecniche idroponiche nelle serre, gli impianti di produzione vegetale non utilizzavano affatto l’ambiente antartico per coltivare i raccolti. Invece, le persone stavano creando condizioni artificiali.

Nel 2015 c’erano almeno 43 diverse strutture in Antartide dove i ricercatori avevano coltivato piante prima o poi. Sebbene queste strutture siano state utili per esperimenti scientifici, molti residenti dell’Antartide hanno apprezzato la possibilità di mangiare verdure fresche in inverno e hanno considerato queste strutture enormi vantaggi per la loro benessere psicologico. Come ha detto un ricercatore, sono “caldi, luminosi e pieni di vita verde – un ambiente che manca durante l’inverno antartico.”

Alla stazione del Polo Sud di Amundsen-Scott, i ricercatori hanno condotto esperimenti progettati per simulare le condizioni di crescita nello spazio dal 2004. [Photo: Daniel Leussler/Wiki Commons]

L’Antartide come analogo dello spazio

Con la crescita dell’occupazione umana permanente dell’Antartide durante la metà del 20° secolo, anche l’umanità iniziò la sua spinta nello spazio e, in particolare, sulla Luna. A partire dagli anni ’60, gli scienziati che lavoravano per organizzazioni come la NASA iniziarono a pensare al ostileantartico estremo e alieno come un comodo analogo per l’esplorazione spaziale, dove le nazioni potrebbero testare tecnologie e protocolli spaziali, compresa la produzione vegetale. Quell’interesse è continuato fino alla fine del 20° secolo, ma è stato solo negli anni 2000 che lo spazio è diventato un obiettivo primario di alcune ricerche agricole antartiche.

Nel 2004, la National Science Foundation e il Controlled Environment Agriculture Center dell’Università dell’Arizona hanno collaborato per costruire la South Pole Food Growth Chamber. Il progetto è stato progettato per testare l’idea di agricoltura in ambiente controllato, un mezzo per massimizzare la crescita delle piante riducendo al minimo l’uso delle risorse. Secondo i suoi architetti, la struttura imitava da vicino le condizioni di una base lunare e forniva “un analogo sulla Terra per alcuni dei problemi che si presenteranno quando la produzione di cibo viene spostata nelle abitazioni spaziali”. Questa struttura continua a fornire cibo supplementare alla stazione del Polo Sud.

Da quando ha costruito la South Pole Food Growth Chamber, l’Università dell’Arizona ha collaborato con la NASA per costruirne una simile Prototipo di serra lunare.

La Stazione Spaziale Internazionale ospita un piccolo orto che fornisce piccole quantità di cibo all’equipaggio. [Photo: NASA]

Coltivare piante nello spazio

Quando le persone hanno iniziato a trascorrere periodi più lunghi nello spazio verso la fine del 20° secolo, gli astronauti hanno iniziato a mettere a frutto le lezioni di un secolo di coltivazione di piante in Antartide.

Nel 2014, gli astronauti della NASA hanno installato il sistema di produzione vegetale a bordo della Stazione Spaziale Internazionale per studiare la crescita delle piante in condizioni di microgravità. L’anno successivo hanno raccolto un piccolo raccolto di lattuga, con cui hanno poi mangiato aceto balsamico. Proprio come gli scienziati antartici avevano sostenuto per molti anni, la NASA ha affermato che il valore nutrizionale e psicologico dei prodotti freschi è “una soluzione al sfida di missioni di lunga durata nello spazio profondo.”

EDEN ISS è l’ultimo esperimento progettato per imitare un impianto di produzione alimentare sulla Luna e può nutrire con successo un equipaggio di sei persone. [Photo: DLR/Flickr]

La ricerca antartica gioca un ruolo importante per lo spazio fino ad oggi. Nel 2018, la Germania ha lanciato un progetto in Antartide chiamato EDEN ISS incentrato su tecnologie per la coltivazione delle piante e loro applicazioni nello spazio in un sistema semichiuso. Le piante crescono nell’aria, mentre i mister spruzzano acqua chimicamente potenziata sulle loro radici. Nel primo anno, EDEN ISS è stata in grado di farlo produrre abbastanza verdure fresche da includere un terzo della dieta per un equipaggio di sei persone.

Proprio come nella storia dell’Antartide, la questione di come coltivare le piante è centrale in qualsiasi discussione sui possibili insediamenti umani sulla Luna o su Marte. Le persone alla fine hanno abbandonato gli sforzi per coltivare l’aspro paesaggio antartico per la produzione alimentare e si sono rivolti a tecnologie e ambienti artificiali per farlo. Ma dopo oltre un secolo di pratica e utilizzando le tecniche più moderne, il cibo coltivato in Antartide non è mai stato in grado di sostenere molte persone per molto tempo. Prima di inviare persone sulla Luna o su Marte, potrebbe essere saggio provare prima che un insediamento può sopravvivere da solo tra le gelate pianure meridionali della Terra.





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