Il sogno di poter presto colonizzare ed abitare nuovi mondi, non affascina soltanto gli scrittori e i registi di fantascienza, ma anche e soprattutto gli scienziati delle principali agenzie spaziali internazionali. Molto si sta facendo per capire come ottenere risorse su mondi alieni, per il sostentamento di quella che sarà la colonizzazione umana nello spazio.
Gli scienziati e gli esobiologi della NASA sono da tempo impegnati, in numerosi progetti di ricerca che si concentrano su rendere abitabili altri pianeti. Marte, per esempio, sta rivelando sempre più prove dell'antica presenza di acqua liquida sulla sua superficie e potrebbe un giorno diventare il primo target per ospitare le prime colonie umane su un altro pianeta.
"L'istinto di colonizzare nuove terre è un bisogno intrinseco nell'uomo", ha detto Giacomo Certini, ricercatore presso il Dipartimento del Suolo e delle Scienze Ambientali (DIPSA) presso l'Università di Firenze, Italia.
"Quindi espandere il nostro orizzonte ad altri mondi non deve essere giudicato strano. La migrazione di persone e la produzione di cibo nello spazio, potrebbe essere una condizione necessaria, in futuro, per l'uomo".
Gli esseri umani in viaggio verso Marte, per visitarlo o per colonizzarlo, dovranno però probabilmente utilizzare le risorse del pianeta, piuttosto che portarsi tutto il necessario su una navicella spaziale. Ciò significa che dovranno produrre cibo con l'utilizzo dell'agricoltura, su un pianeta che ha un ecosistema molto diverso da quella terrestre.
Certini e il suo collega Riccardo Scalenghe presso l'Università di Palermo, in Italia, hanno recentemente pubblicato uno studio su Planetary and Space Science, che fornisce alcune indicazioni incoraggianti. Le loro analisi affermano sorprendentemente che le superfici di Venere, Marte e della Luna potrebbero essere adatte all'agricoltura.
"L'istinto di colonizzare nuove terre è un bisogno intrinseco nell'uomo", ha detto Giacomo Certini, ricercatore presso il Dipartimento del Suolo e delle Scienze Ambientali (DIPSA) presso l'Università di Firenze, Italia.
"Quindi espandere il nostro orizzonte ad altri mondi non deve essere giudicato strano. La migrazione di persone e la produzione di cibo nello spazio, potrebbe essere una condizione necessaria, in futuro, per l'uomo".
Gli esseri umani in viaggio verso Marte, per visitarlo o per colonizzarlo, dovranno però probabilmente utilizzare le risorse del pianeta, piuttosto che portarsi tutto il necessario su una navicella spaziale. Ciò significa che dovranno produrre cibo con l'utilizzo dell'agricoltura, su un pianeta che ha un ecosistema molto diverso da quella terrestre.
Certini e il suo collega Riccardo Scalenghe presso l'Università di Palermo, in Italia, hanno recentemente pubblicato uno studio su Planetary and Space Science, che fornisce alcune indicazioni incoraggianti. Le loro analisi affermano sorprendentemente che le superfici di Venere, Marte e della Luna potrebbero essere adatte all'agricoltura.
La superficie di Venere, secondo i dati raccolti dalla missione Magellano della NASA, subisce notevoli rimodellamenti attraverso processi atmosferici, come l'attività vulcanica, gli impatti meteoritici o l'erosione eolica. Credit: NASA
Prima di decidere come utilizzare i suoli alieni, bisognerebbe esplorare in primo luogo le superfici per verificare se possono realmente essere definite terreno vero.
"A parte ogni considerazione filosofica su questo argomento, la valutazione che la superficie di altri pianeti è un vero suolo implicherebbe che si comporti come un terreno", ha detto Certini. "La conoscenza che abbiamo accumulato in oltre un secolo di scienza del suolo sulla Terra è a disposizione per studiare meglio la storia e le potenzialità dei suoli dei nostri vicini planetari".
Uno dei primi ostacoli in sede di esame delle superfici planetarie è quello di sviluppare una definizione di suolo, argomento molto controverso e oggetto di molte discussioni.
"La mancanza di una definizione unica di suolo universalmente accettata ed esaustiva che indichi chiaramente qual è il confine tra il terreno e il non terreno, rende difficile decidere quali variabili dovranno essere prese in considerazione per determinare se le superfici extraterrestri siano in realtà dei suoli utizzabili per la produzione di cibo", ha detto Certini.
Nel XIX Congresso Mondiale di Scienza del Suolo che si è tenuto a Brisbane, in Australia, nel mese di agosto, Donald Johnson e Johnson Diana hanno proposto una "definizione universale di terreno." Hanno definito il suolo come quel "substrato della superficie della Terra alterato da organismi biologici, chimici, e/o agenti fisici e da altri svariati processi".
Sulla Terra, sono cinque i fattori determinanti nella formazione del terreno: la roccia madre, il clima, la topografia, il tempo e la sua biologia (organismi come la sua flora e fauna). E' quest'ultimo fattore che è ancora oggetto di dibattito tra gli scienziati.
Una definizione comune ha riassunto la definizione di suolo come un mezzo che permette la crescita delle piante. Tuttavia, tale definizione implica che il suolo possa esistere solo in presenza di elementi biotici. Certini sostiene che il suolo è il materiale che contiene informazioni sulla sua storia ambientale e che la presenza della vita non è una necessità.
"La maggior parte degli scienziati pensano che il biota sia necessario per produrre suolo", ha detto Certini. "Altri scienziati, me compreso, sottolineano il fatto che zone importanti del nostro pianeta, come le Dry Valleys dell'Antartide o il deserto di Atacama del Cile, hanno la vita senza praticamente avere suolo. Essi dimostrano che la formazione del suolo non richiede il biota".
I ricercatori di questo studio sostengono che la qualificazione di un materiale come il suolo dipende principalmente agli agenti atmosferici. Secondo loro, un suolo mantiene le informazioni sulla sua storia climatica e geochimici.
Su Venere, Marte e la Luna, gli agenti atmosferici si presentano in diversi modi. Venere ha una densa atmosfera, ad una pressione che è 91 volte quella terrestre a livello del mare ed è composta principalmente da anidride carbonica e goccioline di acido solforico con alcune piccole quantità di acqua e ossigeno. I ricercatori prevedono che gli agenti atmosferici su Venere potrebbero essere causati da processi termici o di corrosione eseguiti dal clima, eruzioni vulcaniche, impatti di meteoriti di grandi dimensioni e dalla erosione eolica.
"A parte ogni considerazione filosofica su questo argomento, la valutazione che la superficie di altri pianeti è un vero suolo implicherebbe che si comporti come un terreno", ha detto Certini. "La conoscenza che abbiamo accumulato in oltre un secolo di scienza del suolo sulla Terra è a disposizione per studiare meglio la storia e le potenzialità dei suoli dei nostri vicini planetari".
Uno dei primi ostacoli in sede di esame delle superfici planetarie è quello di sviluppare una definizione di suolo, argomento molto controverso e oggetto di molte discussioni.
"La mancanza di una definizione unica di suolo universalmente accettata ed esaustiva che indichi chiaramente qual è il confine tra il terreno e il non terreno, rende difficile decidere quali variabili dovranno essere prese in considerazione per determinare se le superfici extraterrestri siano in realtà dei suoli utizzabili per la produzione di cibo", ha detto Certini.
Nel XIX Congresso Mondiale di Scienza del Suolo che si è tenuto a Brisbane, in Australia, nel mese di agosto, Donald Johnson e Johnson Diana hanno proposto una "definizione universale di terreno." Hanno definito il suolo come quel "substrato della superficie della Terra alterato da organismi biologici, chimici, e/o agenti fisici e da altri svariati processi".
Sulla Terra, sono cinque i fattori determinanti nella formazione del terreno: la roccia madre, il clima, la topografia, il tempo e la sua biologia (organismi come la sua flora e fauna). E' quest'ultimo fattore che è ancora oggetto di dibattito tra gli scienziati.
Una definizione comune ha riassunto la definizione di suolo come un mezzo che permette la crescita delle piante. Tuttavia, tale definizione implica che il suolo possa esistere solo in presenza di elementi biotici. Certini sostiene che il suolo è il materiale che contiene informazioni sulla sua storia ambientale e che la presenza della vita non è una necessità.
"La maggior parte degli scienziati pensano che il biota sia necessario per produrre suolo", ha detto Certini. "Altri scienziati, me compreso, sottolineano il fatto che zone importanti del nostro pianeta, come le Dry Valleys dell'Antartide o il deserto di Atacama del Cile, hanno la vita senza praticamente avere suolo. Essi dimostrano che la formazione del suolo non richiede il biota".
I ricercatori di questo studio sostengono che la qualificazione di un materiale come il suolo dipende principalmente agli agenti atmosferici. Secondo loro, un suolo mantiene le informazioni sulla sua storia climatica e geochimici.
Su Venere, Marte e la Luna, gli agenti atmosferici si presentano in diversi modi. Venere ha una densa atmosfera, ad una pressione che è 91 volte quella terrestre a livello del mare ed è composta principalmente da anidride carbonica e goccioline di acido solforico con alcune piccole quantità di acqua e ossigeno. I ricercatori prevedono che gli agenti atmosferici su Venere potrebbero essere causati da processi termici o di corrosione eseguiti dal clima, eruzioni vulcaniche, impatti di meteoriti di grandi dimensioni e dalla erosione eolica.
Utilizzando il metodo dell'aeroponica, i viaggiatori spaziali saranno in grado di coltivare il proprio cibo, senza terreno e con pochissima acqua. Credit: NASA
Marte è attualmente dominato da agenti atmosferici fisici causati da impatti di meteoriti e da variazioni termiche, piuttosto che processi chimici come sulla Terra. Secondo Certini, non ci sono fenomeni di vulcanismo attivo che interessano la sua superficie, ma la differenza di temperatura tra i due emisferi provoca forti venti che erodono e modellano il paesaggio. Certini ha anche detto che la tonalità rossastra del paesaggio del pianeta, è il risultato dei minerali di ferro arrugginiti che indicherebbero un'alterazione chimica avvenuta in passato.
Sulla Luna invece, uno strato di roccia è coperta da uno strato di detriti. I processi atmosferici includono modificazioni create da impatti di meteoriti, deposizioni e interazioni chimiche causate dal vento solare, che interagiscono direttamente con la superficie.
Alcuni scienziati, comunque, ritengono che gli agenti atmosferici da soli non bastano e che la presenza della vita è una parte intrinseca di ogni terreno.
"La componente vivente del suolo è parte inalienabile della sua natura, la sua capacità di sostenere la vita della pianta è dovuta a una combinazione di due componenti principali: i nutrienti e la materia organica del suolo e delle piante", ha detto Ellen Graber, ricercatore presso l'Istituto di suolo, acqua e Scienze Ambientali presso il Centro di ricerca agricola di Israele.
Uno degli usi primari della terra su un altro mondo potrebbe essere quella di usarlo per l'agricoltura, per coltivare e sostenere le popolazioni che possono un giorno vivere su quel pianeta. Alcuni scienziati, però, si chiedono se il suolo è in realtà una condizione necessaria per l'allevamento dello spazio.
Le piante cresciute senza suolo potrebbero evocare le immagini da un film di Star Trek, ma non è certo fantascienza. L'aeroponica, è un processo di coltivazione fuori suolo, che permette la crescita di piante in un ambiente in aria o nebbia senza suolo e scarsissima l'acqua. Gli scienziati hanno sperimentato il metodo sin dal 1940 e i sistemi di aeroponica sono in uso su base commerciale dal 1983.
"Chi dice che il suolo è un presupposto per l'agricoltura?", ha chiesto Graber. "Ci sono due condizioni fondamentali per l'agricoltura, la prima è acqua e la seconda sono le sostanze nutritive". L'agricoltura moderna fa ampio uso di substrati di coltivazione fuori suolo. Nel 1997, la NASA ha collaborato con AGRIHOUSE e BioServe in tecnologie spaziali per progettare un esperimento di crescita per piante a bordo della stazione spaziale Mir. La NASA era particolarmente interessata a questa tecnologia a causa del suo basso fabbisogno di acqua. Utilizzando questo metodo per coltivare piante nello spazio, si potrebbe ridurre la quantità di acqua necessaria durante un volo, che a sua volta ridurrebbe il carico utile. Le colture Aeroponically potrebbero essere una fonte di ossigeno e acqua potabile per gli equipaggi dello spazio.
"Ho il sospetto che se e quando l'uomo raggiungerà la fase di decantazione su un altro pianeta o la Luna, le tecniche di coltura fuori suolo saranno a buon punto", ha previsto Graber.
La superficie del suolo e di un corpo planetario detiene importanti indizi circa la sua abitabilità, sia nel suo passato che nel suo futuro. Ad esempio, esaminando le caratteristiche del terreno, ha aiutato gli scienziati a scoprire che Marte in passato è stato probabilmente più umido e caldo di quanto non lo sia attualmente.
"Studiare i terreni sui vicini corpi celesti ci aiuterà ad individuare la sequenza delle condizioni ambientali e le caratteristiche presenti al suolo, contribuendo così a ricostruire la storia generale di tali organismi", ha detto Certini.
Nel 2008, il NASA Phoenix Mars Lander ha eseguito il primo l'esperimento di utilizzo umido del suolo marziano. Gli scienziati che hanno analizzato i dati hanno detto che il pianeta rosso sembra avere ambienti più adeguati per sostenere la vita di quanto fosse previsto, ambienti che potrebbero un giorno consentire la coltivazione.
"Questa è un'ulteriore prova per l'acqua, perché i sali ci sono," ha detto Sam Kounaves della Tufts University in un comunicato stampa rilasciato dopo l'esperimento di Phoenix. "Abbiamo anche trovato un numero ragionevole di sostanze nutritive, o prodotti chimici necessari per la vita come noi la conosciamo".
I ricercatori hanno trovato tracce di magnesio, sodio, potassio e cloro, e dai dati è inoltre emerso che il terreno era alcalino, un risultato che ha sfidato una credenza popolare che la superficie di Marte fosse ritenuta acida.
Questo tipo di informazioni, ottenute attraverso analisi del suolo, diventano essenziali per determinare quale pianeta sarebbe il miglior candidato per sostenere le colonie umane.
Sulla Luna invece, uno strato di roccia è coperta da uno strato di detriti. I processi atmosferici includono modificazioni create da impatti di meteoriti, deposizioni e interazioni chimiche causate dal vento solare, che interagiscono direttamente con la superficie.
Alcuni scienziati, comunque, ritengono che gli agenti atmosferici da soli non bastano e che la presenza della vita è una parte intrinseca di ogni terreno.
"La componente vivente del suolo è parte inalienabile della sua natura, la sua capacità di sostenere la vita della pianta è dovuta a una combinazione di due componenti principali: i nutrienti e la materia organica del suolo e delle piante", ha detto Ellen Graber, ricercatore presso l'Istituto di suolo, acqua e Scienze Ambientali presso il Centro di ricerca agricola di Israele.
Uno degli usi primari della terra su un altro mondo potrebbe essere quella di usarlo per l'agricoltura, per coltivare e sostenere le popolazioni che possono un giorno vivere su quel pianeta. Alcuni scienziati, però, si chiedono se il suolo è in realtà una condizione necessaria per l'allevamento dello spazio.
Le piante cresciute senza suolo potrebbero evocare le immagini da un film di Star Trek, ma non è certo fantascienza. L'aeroponica, è un processo di coltivazione fuori suolo, che permette la crescita di piante in un ambiente in aria o nebbia senza suolo e scarsissima l'acqua. Gli scienziati hanno sperimentato il metodo sin dal 1940 e i sistemi di aeroponica sono in uso su base commerciale dal 1983.
"Chi dice che il suolo è un presupposto per l'agricoltura?", ha chiesto Graber. "Ci sono due condizioni fondamentali per l'agricoltura, la prima è acqua e la seconda sono le sostanze nutritive". L'agricoltura moderna fa ampio uso di substrati di coltivazione fuori suolo. Nel 1997, la NASA ha collaborato con AGRIHOUSE e BioServe in tecnologie spaziali per progettare un esperimento di crescita per piante a bordo della stazione spaziale Mir. La NASA era particolarmente interessata a questa tecnologia a causa del suo basso fabbisogno di acqua. Utilizzando questo metodo per coltivare piante nello spazio, si potrebbe ridurre la quantità di acqua necessaria durante un volo, che a sua volta ridurrebbe il carico utile. Le colture Aeroponically potrebbero essere una fonte di ossigeno e acqua potabile per gli equipaggi dello spazio.
"Ho il sospetto che se e quando l'uomo raggiungerà la fase di decantazione su un altro pianeta o la Luna, le tecniche di coltura fuori suolo saranno a buon punto", ha previsto Graber.
La superficie del suolo e di un corpo planetario detiene importanti indizi circa la sua abitabilità, sia nel suo passato che nel suo futuro. Ad esempio, esaminando le caratteristiche del terreno, ha aiutato gli scienziati a scoprire che Marte in passato è stato probabilmente più umido e caldo di quanto non lo sia attualmente.
"Studiare i terreni sui vicini corpi celesti ci aiuterà ad individuare la sequenza delle condizioni ambientali e le caratteristiche presenti al suolo, contribuendo così a ricostruire la storia generale di tali organismi", ha detto Certini.
Nel 2008, il NASA Phoenix Mars Lander ha eseguito il primo l'esperimento di utilizzo umido del suolo marziano. Gli scienziati che hanno analizzato i dati hanno detto che il pianeta rosso sembra avere ambienti più adeguati per sostenere la vita di quanto fosse previsto, ambienti che potrebbero un giorno consentire la coltivazione.
"Questa è un'ulteriore prova per l'acqua, perché i sali ci sono," ha detto Sam Kounaves della Tufts University in un comunicato stampa rilasciato dopo l'esperimento di Phoenix. "Abbiamo anche trovato un numero ragionevole di sostanze nutritive, o prodotti chimici necessari per la vita come noi la conosciamo".
I ricercatori hanno trovato tracce di magnesio, sodio, potassio e cloro, e dai dati è inoltre emerso che il terreno era alcalino, un risultato che ha sfidato una credenza popolare che la superficie di Marte fosse ritenuta acida.
Questo tipo di informazioni, ottenute attraverso analisi del suolo, diventano essenziali per determinare quale pianeta sarebbe il miglior candidato per sostenere le colonie umane.
Considerazioni finali. Molto si sta facendo per colonizzare nuovi mondi. Forse ci vorranno alcuni decenni per la prima colonia in pianta stabile su un altro corpo celeste, ma appare sempre più ovvio, che propio come raccontano i romanzi e i grandi film di fantascienza, il furuto dell'uomo sarà andare lassù, tra le stelle, dove gli antichi credevano risiedessero gli dei.
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