Las cápsulas de alimentos y la agricultura vertical podrían ayudarnos a cultivar en Marte

Sol Amaya

(CNN) — Incluso antes de que llegáramos a la luna, los humanos habían estado haciendo planes para enviar personas a Marte y, en los últimos años, el sueño parece estar más cerca de convertirse en realidad. La NASA planea poner los pies en el planeta rojo en la década de 2030, mientras que SpaceX de Elon Musk planea llegar incluso antes.

La dificultad no es solo llevar a los astronautas a Marte, sino también mantenerlos una vez que estén allí; no puedes simplemente cultivar papas en su suelo, a pesar de lo que Matt Damon te haría creer en la película “The Martian”.

Con una atmósfera 100 veces más delgada que la de la Tierra, solo la mitad de la cantidad de luz solar, sin agua dulce accesible conocida y temperaturas promedio de -81 grados Fahrenheit (-62°C), Marte es el entorno más desafiante en el que los humanos jamás hayan planeado producir alimentos.

Una startup llamada Interstellar Lab cree que puede tener la solución. La compañía con sede en París y Los Ángeles diseñó un sistema de cápsulas de ambiente controlado que algún día podría permitir que los cultivos crezcan en el espacio.

1 de 36 | El 18 de febrero llegó a Marte el rover Perseverance de la NASA. Mira la galería → | Esta imagen del planeta rojo se se tomó durante el primer recorrido del vehículo el 4 de marzo de 2021. (Crédito: JPL-Caltech/NASA) 2 de 36 | Así luce la zona de vuelo del helicóptero Ingenuity de la NASA desde la perspectiva del rover Perseverance. (Crédito: JPL-Caltech/NASA) 3 de 36 | Esta es la vista que tiene el rover Perseverance del delta en el cráter Jezero, desde su lugar de aterrizaje, el cual fue llamado “Octavia E. Butler”. El vehículo logró capturar imágenes del remanente de un depósito de sedimentos en forma de abanico con su instrumento Mastcam-Z. De acuerdo a la NASA, los científicos creen que este delta es lo que quedó de cuando un río antiguo y un lago confluían en el cráter Jezero. (Crédito: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS) 4 de 36 | Aquí se puede observar la superficie de Marte. La imagen se tomó con una cámara montada en la parte inferior del rover Perseverance. (Crédito: JPL-Caltech/NASA) 5 de 36 | Esta imagen muestra la rueda del rover en la superficie de Marte. (Crédito: JPL-Caltech/NASA) 6 de 36 | Esta es la primera imagen en color que el rover Perseverance envió en la superficie de Marte. Algunas rocas esparcidas alrededor del sitio de aterrizaje en el cráter Jezero se alcanzan a observar. (Crédito: JPL-Caltech/NASA) 7 de 36 | El 5 de marzo de 2021 se tomó esta foto, calibrada en color, con una cámara de navegación a bordo del rover Perseverance. Las huellas del primer recorrido del vehículo se observan en la parte izquierda inferior de la imagen. El área de color más claro en el centro de la foto corresponde al lugar por donde pasaron cohetes de la misión en la etapa de descenso. (Crédito: JPL-Caltech/NASA) 8 de 36 | Esta foto del instrumento Mastcam-Z, a bordo del Perseverance, muestra el primer objetivo de análisis para la herramienta SuperCam del rover. (Crédito: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS) 9 de 36 | Esta fue la primera foto que el público seleccionó como imagen de la semana, para los días iniciales del rover Perseverance en Marte. Corresponde a la semana del 14 al 20 de febrero de 2020. El vehículo hizo esta toma del área frente a él, con una de sus seis cámaras Hazard Avoidance (HazCams), cuyo objetivo es detectar peligros en las vías delanteras y traseras del rover, de acuerdo a lo que explica la NASA. (Crédito: NASA/JPL-Caltech) 10 de 36 | La audiencia eligió esta imagen como la mejor para la segunda semana del rover Perseverance en Marte (del 21 al 27 de febrero de 2021). La nave tomó esta foto con una de sus dos cámara Mastcam-Z, que están ubicadas en lo alto del mástil del rover. (Crédito: NASA/JPL-Caltech/ASU) 11 de 36 | Esta fue la foto que el público seleccionó como la “Imagen de la semana” para el período entre el 28 de febrero y el 6 de marzo de la misión Perseverance de la NASA. (Crédito: JPL-Caltech/NASA) 12 de 36 | El público escogió esta imagen como la mejor de la cuarta semana, del 7 al 13 de marzo de 2021, de la misión del rover Perseverance en Marte. La foto se tomó con la cámara de navegación derecha integrada del vehículo, que se encuentra en lo alto del mástil. (Crédito: JPL-Caltech/NASA) 13 de 36 | Esta perspectiva del hemisferio Valles Marineris de Marte, tomada el 9 de julio de 2013, es en realidad un mosaico que comprende 102 imágenes del Viking Orbiter. En el centro se encuentra el sistema de cañones Valles Marineris, de más de 2.000 kilómetros de largo y hasta 8 kilómetros de profundidad. (Crédito: JPL-Caltech/NASA) 14 de 36 | Este autorretrato del rover Curiosity Mars, tomado en 2016, muestra al vehículo en el lugar de perforación de Quela, en el área de Murray Buttes, en la parte inferior del Monte Sharp. (Crédito: JPL-Caltech/MSSS/NASA) 15 de 36 | Esta foto de un canal de río conservado en Marte fue capturada por un satélite en órbita. Tiene colores superpuestos para mostrar diferentes elevaciones. El azul es bajo y el amarillo es alto. (Crédito: NASA) 16 de 36 | La misión Mars Express de la Agencia Espacial Europea capturó en 2018 esta imagen del cráter Korolev, de más de 80 kilómetros de ancho. Está lleno de agua helada, cerca del polo norte. (Crédito: ESA/DLR/FU Berlin 17 de 36 | La nave Mars Reconnaissance Orbiter utilizó su cámara HiRISE para obtener esta imagen de un área con textura inusual en el piso sur del cráter Gale. (Crédito: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona) 18 de 36 | Lava fría ayudó a preservar la huella del movimiento de dunas que alguna vez ocurrió en una región del sureste de Marte. Pero también se parece al símbolo de “Star Trek”. (Crédito: NASA) 19 de 36 | Aunque Marte no es geológicamente activo como la Tierra, las características de la superficie han sido moldeadas en gran medida por el viento. Justamente, las que han sido talladas por el viento como las que aparecen en la imagen, llamadas yardangs, son comunes en el planeta rojo. Sobre la arena, el viento forma ondas y pequeñas dunas. En la atmósfera delgada de Marte, la luz no se dispersa mucho, por lo que las sombras proyectadas por las yardangs son nítidas y oscuras. (Crédito: JPL-Caltech/University of Arizona/NASA) 20 de 36 | Estas pequeñas solidificaciones ricas en hematita están cerca del cráter Fram, visitado por el rover Opportunity de la NASA en abril de 2004. El área que se muestra tiene 3 centímetros de ancho. La foto proviene del generador de imágenes microscópicas en el brazo robótico de Opportunity, con información de color agregada desde la cámara panorámica del rover. Estos minerales sugieren que Marte tuvo un pasado acuoso. (Crédito: JPL-Caltech/Cornell/USGS/NASA) 21 de 36 | Esta imagen muestra los flujos estacionales en Valles Marineris de Marte, que se denominan líneas recurrentes en pendiente o RSL, por sus siglas en inglés. Estos deslizamientos de tierra en Marte aparecen en las laderas durante la primavera y el verano. (Crédito: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona) 22 de 36 | Se sabe que Marte tiene tormentas de arena que rodean el planeta. Estas imágenes que tomó el orbitador Mars Global Surveyor de la NASA en 2001 muestran un cambio drástico en la apariencia del planeta cuando la neblina generada por la actividad de las tormentas de arena en el sur se distribuyó globalmente. (Crédito: JPL-Caltech/MSSS/NASA) 23 de 36 | Esta imagen compuesta, cuyo horizonte son las regiones más altas del Monte Sharp, fue tomada en septiembre de 2015 por el rover Curiosity de la NASA. En primer plano hay una larga cresta repleta de hematita. Un poco más allá hay una llanura ondulada rica en minerales arcillosos. Y un poco más al fondo se encuentra una multitud de cerros redondeados, todos ricos en minerales de sulfato. La mineralogía cambiante en estas capas sugiere un entorno que se modificó en los inicios de Marte, aunque todas involucran exposición al agua hace miles de millones de años. (Crédito: JPL-Caltech/MSSS/NA 24 de 36 | El sismómetro de InSight registró un “martemoto” por primera vez en abril de 2019. (Crédito: NASA/JPL-Caltech) 25 de 36 | Desde su posición en lo alto de una cresta, el Opportunity grabó en 2016 esta imagen de un remolino de polvo en Marte recorriendo valle. La foto también capta las huellas del rover que conducen a la pendiente norte de Knudsen Ridge, que forma parte del borde sur del Valle de Marathon. (Crédito: JPL-Caltech/NASA) 26 de 36 | HiRISE captó depósitos en capas y una capa de hielo brillante en el polo norte de Marte. (Crédito: JPL-Caltech/Univ. of Arizona/NASA) 27 de 36 | Nili Patera es una región de Marte en la que las dunas y las ondas se mueven rápidamente. HiRISE, a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter, continúa monitoreando esta área cada dos meses para ver cambios en escalas de tiempo estacionales y anuales. (Crédito: JPL-Caltech/Univ. of Arizona/NASA) 28 de 36 | El rover Curiosity de la NASA captó su panorámica de mayor resolución de la superficie marciana a finales de 2019. Esto incluye más de 1.000 imágenes y 1.800 millones de píxeles. (Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS) 29 de 36 | Esta imagen, que combina datos de dos instrumentos a bordo del Mars Global Surveyor de la NASA, muestra una vista orbital de la región polar norte de Marte. El casquete polar rico en hielo tiene casi 1.000 kilómetros de ancho y las bandas oscuras son valles profundos. A la derecha del centro, un gran cañón, Chasma Boreale, casi divide la capa de hielo. Chasma Boreale tiene aproximadamente la longitud del famoso Gran Cañón de los Estados Unidos y hasta casi 2 kilómetros de profundidad. (Crédito: JPL-Caltech / MSSS / NASA) 30 de 36 | Un cráter de impacto reciente y drástico domina esta imagen tomada por la cámara HiRISE en noviembre de 2013. El cráter se extiende aproximadamente 30,5 metros y está rodeado por una gran zona de explosión de rayos. Debido a que el terreno donde se formó el cráter es polvoriento, el cráter reciente aparece azul en el color realzado de la imagen, debido a la eliminación del polvo rojizo en esa área. (Crédito: JPL-Caltech/Univ. of Arizona/NASA) 31 de 36 | Este montículo oscuro, llamado Ireson Hill, se encuentra en la formación Murray en la parte inferior del Monte Sharp, cerca de un lugar donde el rover Curiosity de la NASA examinó una duna de arena lineal en febrero de 2017. (Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS 32 de 36 | ¿Son galletas y crema en Marte? No, son solo dunas polares espolvoreadas con hielo y arena. (Crédito: CaSSIS/ESA/Roscosmos) 33 de 36 | La nube en el centro de esta imagen es en realidad una torre de polvo que ocurrió en 2010 y fue capturada por el Mars Reconnaissance Orbiter. Las nubes azules y blancas son vapor de agua. (Crédito: MSSS/JPL-Caltech/NASA) 34 de 36 | HiRISE tomó esta imagen de un cráter de un kilómetro en el hemisferio sur de Marte en junio de 2014. El cráter muestra escarcha en todas sus laderas orientadas al sur a finales del invierno, cuando Marte se dirige hacia la primavera. (Crédito: JPL-Caltech/University of Arizona/NASA) 35 de 36 | Los dos terremotos más grandes detectados por InSight de la NASA parecen haberse originado en una región de Marte llamada Cerberus Fossae. Los científicos habían detectado aquí previamente señales de actividad tectónica, incluidos deslizamientos de tierra. Esta imagen fue tomada por la cámara HiRISE del Mars Reconnaisance Orbiter de la NASA. (Crédito: JPL-Caltech/University of Arizona/NASA) 36 de 36 | Esta imagen es la primera fotografía tomada desde la superficie de Marte. La captó el 20 de julio de 1976 el módulo de aterrizaje Viking 1, poco después de que aterrizara en el planeta. (Crédito: NASA)

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“Una especie multiplanetaria”

“Interstellar Lab es la búsqueda del sueño de un niño en el contexto de la crisis climática en la Tierra”, dice la directora ejecutiva Barbara Belvisi. “Cuando era más joven, soñaba con convertirme en una especie multiplanetaria y vivir bajo cúpulas en otros planetas, rodeada de plantas”.

Belvisi pasó un año con ingenieros en el Portal espacial AMES de la NASA antes de lanzar Interstellar Lab en 2018. Su sistema de unidad ecológica de circuito cerrado nutricional, o “NUCLEUS”, es una estructura modular compuesta de nueve cápsulas cúbicas diseñadas para proporcionar una dieta nutritiva para cuatro astronautas durante una misión de dos años. Belvisi dice que es capaz de producir microverduras frescas, vegetales, hongos e incluso insectos comestibles.

“El enfoque inicial fue construir un sistema de producción de alimentos regenerativo para promover la agricultura sostenible en la Tierra”, dice Belvisi. “Pero pregunté, ‘¿y si la tecnología que necesitaremos para vivir en el espacio pudiera ayudarnos a vivir de manera más sostenible en la Tierra?’. Así nació el concepto de módulos avanzados de ambiente controlado para la Tierra y el espacio”.

En 2021, el diseño estuvo entre los ganadores de la Fase 1 del Deep Space Food Challenge de la NASA, y en enero de este año, la NASA anunció a NUCLEUS entre los 11 finalistas de la Fase 2.

NUCLEUS se está mudando ahora a un laboratorio en Cabo Cañaveral, Florida, para participar en la fase final del desafío, y los ganadores se anunciarán en abril.

Agricultura en entornos hostiles

Dentro de los cubos de la cápsula NUCLEUS, las plantas se cultivan en sistemas de cultivo vertical, el método que muchos científicos consideran la mejor opción para la agricultura marciana.

La agricultura vertical es un método de cultivo sin suelo en un ambiente controlado, entregando agua rica en nutrientes directamente a las raíces de una planta. Puede usar significativamente menos agua y fertilizante que la agricultura tradicional al aire libre y, al recircular continuamente el agua, genera muy pocos desechos.

Un ejemplo a gran escala de este método en uso se puede encontrar en las instalaciones de Emirates Crop One en Dubai, la granja vertical más grande del mundo. Según Crop One, su granja en Dubai cubre 27.870,912 metros cuadrados de espacio de cultivo vertical y produce 1 millón de kilogramos (más de 2 millones de libras) de cultivos cada año, incluyendo col rizada, espinaca y rúcula.

Deane Falcone, directora científica de Crop One, dice que los principios se pueden aplicar esencialmente a cualquier entorno hostil.

“Una de las ventajas fundamentales de este cultivo de interior es que podemos ponerlo en Dubái, podemos ponerlo en condiciones de frío extremo, básicamente en cualquier lugar”, explica Falcone. Y aparte del agua y la luz artificial, “es independiente de los recursos”.

Según Falcone, si se usara una granja vertical en Marte, se podría extraer agua de las capas de hielo debajo de la superficie del planeta, mientras que la luz podría ser suministrada por un sistema de espejos para aumentar la luz solar natural o usando lámparas alimentadas por energía solar y energía eólica.

Falcone considera que la agricultura vertical en un entorno totalmente sellado y controlado es “la única opción para la agricultura en Marte”, aunque algunos científicos están investigando el cultivo de plantas directamente en el suelo marciano. Con la agricultura vertical, “controlas las horas de luz, tienes mucha influencia sobre lo que hará la planta”, dice. “Puedes fomentar la floración simplemente cambiando el momento de la iluminación”.

Esta instalación de Crop One en Dubái es la granja vertical más grande del mundo. (Emirates-Crop One)

Falcone señala que en ausencia de la gravedad, como durante el esperado viaje de nueve meses a Marte, la forma más común de agricultura vertical, la hidroponía (cultivo en agua), no funcionaría. “Todas las granjas a gran escala de la Tierra dependen de la gravedad”, explica. “Estamos cultivando en una bandeja de agua que fluye, (y) esa agua se mantiene en la bandeja por gravedad”.

Es un problema que se encuentra a bordo de la Estación Espacial Internacional, donde los cultivos ya se cultivan con luces artificiales. Las semillas se plantan en un sustrato rico en nutrientes dentro de cámaras selladas que se esparcen con gránulos de fertilizante. Para contrarrestar la falta de gravedad, los astronautas deben administrar agua minuciosamente a las raíces de las plantas individuales, un sistema que no sería factible a la escala requerida para alimentar a toda una tripulación.

Falcone sugiere un método alternativo, conocido como aeroponía, que entregaría agua a las raíces contenidas usando una neblina.

Una vez en la superficie de Marte, y bajo la influencia de la gravedad marciana, se podría utilizar un sistema de cultivo vertical hidropónico, alojado en un entorno como el NUCLEUS de Interstellar Lab.

Pero Falcone predice que se requerirá un espacio mucho más grande. “El sistema tiene que ser algo en lo que se pueda confiar día tras día para proporcionar alimentos”, dice. “También podría adaptarse para proporcionar aire respirable a medida que las plantas que crecen allí crean oxígeno. Tendría que tener un sistema a gran escala para permitir la salida continua de alimentos y productos adicionales como el oxígeno”.

1 de 10 | La empresa de ingeniería ambiental artificial Interstellar Lab cree que tiene la solución para cultivar alimentos en Marte, la unidad ecológica de circuito cerrado nutricional, o “NUCLEUS”. Mira el resto de la galería para conocer más sobre este proyecto. Crédito: Interstellar Lab 2 de 10 | La estructura modular se compone de nueve cápsulas cúbicas y está diseñada para proporcionar una dieta nutritiva a cuatro astronautas durante una misión de dos años, utilizando los principios de la agricultura vertical. Crédito: Interstellar Lab 3 de 10 | Según su CEO, Barbara Belvisi, es capaz de producir microgreens frescos, verduras, setas e incluso insectos comestibles. Crédito: Interstellar Lab 4 de 10 | Esta instalación de Crop One en Dubai es la mayor operación de agricultura vertical del mundo, y muestra cómo la técnica puede permitir un crecimiento eficiente de los cultivos en un espacio limitado. Crédito: Emirates-Crop One 5 de 10 | La agricultura vertical suministra agua rica en nutrientes directamente a las raíces de las plantas. Esto puede reducir enormemente el consumo de agua y fertilizantes en comparación con la agricultura tradicional al aire libre. Crédito: Emirates-Crop One 6 de 10 | Según Crop One, su granja de Dubai produce anualmente 1 millón de kilogramos (más de 2 millones de libras) de cultivos. La granja cultiva una gran variedad de verduras, como col rizada, espinacas y rúcula. Crédito: Emirates-Crop One 7 de 10 | A pequeña escala, los astronautas ya cultivan a bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI). En la foto, Kayla Barron trabaja en un experimento de agricultura espacial a bordo de la ISS. Crédito: NASA 8 de 10 | Los astronautas han conseguido cultivar pequeñas cosechas de verduras de hoja verde en un sustrato rico en nutrientes dentro de cámaras selladas, utilizando luces artificiales. En la imagen, la astronauta Jessica Meir corta hojas de plantas cultivadas en microgravedad. Crédito: NASA 9 de 10 | En la foto, la astronauta de la NASA e ingeniera de vuelo Kate Rubins comprueba las plantas de rábano que crecen en la estación espacial. Crédito: NASA 10 de 10 | Los astronautas no solo cultivan verduras en la EEI. En la foto, Scott Kelly cosecha zinnias cultivadas en el espacio. Forma parte de un estudio que investiga el cultivo de plantas comestibles en misiones espaciales de larga duración. Crédito: NASA

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“La única opción”

Los alimentos que podrían cultivarse en estos sistemas y servirse a los colonos marcianos se imaginan en “Dinner on Mars: The Technologies That Will Feed the Red Planet and Transform Agriculture on Earth”, un libro de Lenore Newman, directora del Instituto de Agricultura y Alimentación. en la Universidad de Fraser Valley, y Evan Fraser, director del Instituto de Alimentos Arrell de la Universidad de Guelph, ambos en Canadá.

“La clave para mantener la vida en Marte es un sistema alimentario extremadamente intensivo, de circuito cerrado y eficiente”, dice Newman.

Fraser dice que mediante el uso de luz LED y un reactor nuclear como fuente de energía, “prácticamente todo es posible en un entorno marciano”.

“En Marte, tienes que cerrar el ciclo. Tienes que prestar mucha atención a cualquier cosa que estés perdiendo o poniendo en el sistema”, dice Fraser. “Es un buen ejercicio de pensamiento para recordarnos lo que podríamos hacer en la Tierra si realmente redobláramos el esfuerzo”.

Fraser cree que este tipo de tecnología podría ayudarnos a utilizar los recursos de la Tierra de manera más eficiente y reducir las emisiones de carbono.

“La industria agrícola vertical ha hecho un trabajo notable al reducir la mano de obra, el agua y los costos, como los costos de la tierra. Están logrando una enorme cantidad de productividad por acre cuadrado, por hora de trabajador y por litro de agua utilizada”, dice Fraser.

Cuando se les preguntó si pensaban que la agricultura vertical era una buena opción para mantener la vida en Marte, tanto Newman como Fraser respondieron al unísono: “Es la única opción”.

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