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Moderne Landwirtschaft
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Herauszufinden, wie Menschen im Weltraum ernährt werden können, ist ein wichtiger Teil größerer Bemühungen, die Lebensfähigkeit einer langfristigen menschlichen Besiedlung außerirdischer Umgebungen zu demonstrieren. Am 12. Mai 2022 gab ein Team von Wissenschaftlern bekannt, dass sie erfolgreich Pflanzen mit Monderde gezüchtet haben, die während der Apollo-Mondmissionen gesammelt wurde. Dies ist jedoch nicht das erste Mal, dass Wissenschaftler versucht haben, Pflanzen in Böden anzubauen, die normalerweise kein Leben unterstützen.
Ich bin Historiker der Antarktiswissenschaft. Der Anbau von Pflanzen und Nahrungsmitteln in den äußersten südlichen Ausläufern der Erde ist seit mehr als 120 Jahren ein aktives Forschungsgebiet. Diese Bemühungen haben zu einem besseren Verständnis der vielen Herausforderungen der Landwirtschaft in extremen Umgebungen beigetragen und schließlich zu einem begrenzten, aber erfolgreichen Pflanzenanbau in der Antarktis geführt. Und besonders nach den 1960er Jahren begannen Wissenschaftler, diese Forschung explizit als Sprungbrett für die menschliche Besiedlung im Weltraum zu betrachten.
Dieses Gemälde zeigt einen Raum an Bord des Antarktis-Forschungsschiffs Discovery, in dem die ersten Pflanzen mit Erde aus der Antarktis gezüchtet wurden. Hulton Archive/Stringer über Getty Images
Die frühesten Bemühungen, Pflanzen in der Antarktis anzubauen, konzentrierten sich hauptsächlich darauf, Entdecker mit Nahrung zu versorgen.
1902 baute der britische Arzt und Botaniker Reginald Koettlitz als Erster Nahrungsmittel auf antarktischen Böden an. Er sammelte etwas Erde vom McMurdo Sound und baute damit Senf und Kresse in Kisten unter einem Dachfenster an Bord des Expeditionsschiffs an. Die Ernte kam der Expedition sofort zugute. Koettlitz produzierte genug, dass die gesamte Crew während eines Skorbutausbruchs das Gemüse aß, um ihre Symptome abzuwehren. Dieses frühe Experiment zeigte, dass antarktischer Boden produktiv sein kann, und wies auch auf die ernährungsphysiologischen Vorteile frischer Lebensmittel während Polarexpeditionen hin.
Frühe Versuche, Pflanzen direkt in antarktischen Landschaften anzubauen, waren weniger erfolgreich. 1904 schickte der schottische Botaniker Robert Rudmose-Brown Samen von 22 kältetoleranten arktischen Pflanzen auf die kleine, frostige Laurie Island, um zu sehen, ob sie wachsen würden. Alle Samen gingen nicht auf, was Rudmose-Brown sowohl auf die Umweltbedingungen als auch auf das Fehlen eines Biologen zurückführte, um ihr Wachstum einzuleiten.
Es gab viele weitere Versuche, nicht heimische Pflanzen in die antarktische Landschaft einzuführen, aber im Allgemeinen überlebten sie nicht lange. Während der Boden selbst einige Pflanzen unterstützen konnte, war die raue Umgebung für den Pflanzenanbau nicht geeignet.
Die einzige Möglichkeit, in der kalten Umgebung der Antarktis erfolgreich Lebensmittel anzubauen, ist in einem Gewächshaus wie diesem an der McMurdo-Station. Eli Duke/Flickr, CC BY-SA
In den 1940er Jahren hatten viele Nationen damit begonnen, langfristige Forschungsstationen in der Antarktis einzurichten. Da es unmöglich war, draußen Pflanzen anzubauen, nahmen es einige Bewohner dieser Stationen auf sich, Gewächshäuser zu bauen, um sowohl für Nahrung als auch für emotionales Wohlbefinden zu sorgen. Aber sie stellten bald fest, dass der antarktische Boden für die meisten Feldfrüchte über Senf und Kresse hinaus von zu schlechter Qualität war und normalerweise nach ein oder zwei Jahren seine Fruchtbarkeit verlor. Ab den 1960er Jahren begannen die Menschen, auf die erdlose Methode der Hydroponik umzusteigen, ein System, bei dem man Pflanzen anbaut, deren Wurzeln unter einer Kombination aus künstlichem und natürlichem Licht in chemisch angereichertes Wasser getaucht werden.
Hydroponische Systeme züchten Pflanzen ohne Erde. Eli Duke/Flickr, CC BY-SA
Durch den Einsatz von Hydrokulturtechniken in Gewächshäusern nutzten Pflanzenproduktionsanlagen die antarktische Umgebung überhaupt nicht für den Anbau von Pflanzen. Stattdessen schufen die Menschen künstliche Bedingungen.
Bis 2015 gab es in der Antarktis mindestens 43 verschiedene Einrichtungen, in denen Forscher irgendwann Pflanzen gezüchtet hatten. Während diese Einrichtungen für wissenschaftliche Experimente nützlich waren, schätzten viele Bewohner der Antarktis die Möglichkeit, im Winter frisches Gemüse essen zu können, und betrachteten diese Einrichtungen als enormen Segen für ihr psychisches Wohlbefinden. Wie ein Forscher es ausdrückte, sind sie „warm, hell und voller grünem Leben – eine Umgebung, die man im antarktischen Winter vermisst.“
An der Amundsen-Scott-Südpolstation führen Forscher seit 2004 Experimente durch, die die Wachstumsbedingungen im Weltraum nachahmen sollen. Daniel Leussler/Wikimedia Commons, CC BY-SA
Als die permanente menschliche Besetzung der Antarktis Mitte des 20. Jahrhunderts zunahm, begann die Menschheit auch ihren Vorstoß in den Weltraum – und insbesondere zum Mond. Ab den 1960er Jahren begannen Wissenschaftler, die für Organisationen wie die NASA arbeiteten, die feindliche, extreme und fremde Antarktis als ein bequemes Analogon für die Weltraumforschung zu betrachten, wo Nationen Weltraumtechnologien und -protokolle testen konnten, einschließlich der Pflanzenproduktion. Dieses Interesse hielt bis zum Ende des 20. Jahrhunderts an, aber erst in den 2000er Jahren wurde der Weltraum zu einem Hauptziel einiger antarktischer Agrarforschung.
Im Jahr 2004 haben die National Science Foundation und das Controlled Environment Agriculture Center der University of Arizona zusammengearbeitet, um die South Pole Food Growth Chamber zu bauen. Das Projekt wurde entwickelt, um die Idee der Landwirtschaft in kontrollierter Umgebung zu testen – ein Mittel zur Maximierung des Pflanzenwachstums bei gleichzeitiger Minimierung des Ressourcenverbrauchs. Laut ihren Architekten ahmte die Anlage die Bedingungen einer Mondbasis genau nach und lieferte „ein Analogon auf der Erde für einige der Probleme, die auftreten werden, wenn die Lebensmittelproduktion in Weltraumwohnungen verlagert wird“. Diese Einrichtung versorgt die Südpolstation weiterhin mit zusätzlicher Nahrung.
Seit dem Bau der South Pole Food Growth Chamber hat die University of Arizona mit der NASA zusammengearbeitet, um einen ähnlichen Prototyp eines Mondgewächshauses zu bauen.
Die Internationale Raumstation beherbergt einen kleinen Gemüsegarten, der die Besatzung mit kleinen Mengen an Nahrung versorgt. NASA
Als die Menschen gegen Ende des 20. Jahrhunderts begannen, längere Zeit im Weltraum zu verbringen, begannen die Astronauten, die Lehren aus einem Jahrhundert des Pflanzenanbaus in der Antarktis zu nutzen.
Im Jahr 2014 installierten NASA-Astronauten das Gemüseproduktionssystem an Bord der Internationalen Raumstation, um das Pflanzenwachstum in der Mikrogravitation zu untersuchen. Im nächsten Jahr ernteten sie eine kleine Salaternte, von der sie einen Teil davon mit Balsamico-Essig aßen. So wie Antarktiswissenschaftler viele Jahre lang argumentiert hatten, behauptete die NASA, dass der ernährungsphysiologische und psychologische Wert frischer Produkte „eine Lösung für die Herausforderung von Langzeitmissionen in den Weltraum“ ist.
EDEN ISS ist das neueste Experiment, das eine Lebensmittelproduktionsanlage auf dem Mond nachahmen soll und eine sechsköpfige Besatzung erfolgreich ernähren kann. DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt/Flickr, CC BY
Bis heute spielt die Antarktisforschung eine wichtige Rolle für die Raumfahrt. Im Jahr 2018 startete Deutschland in der Antarktis ein Projekt namens EDEN ISS, das sich auf Pflanzenanbautechnologien und ihre Anwendungen im Weltraum in einem halbgeschlossenen System konzentrierte. Die Pflanzen wachsen an der Luft, während Zerstäuber chemisch angereichertes Wasser auf ihre Wurzeln sprühen. Im ersten Jahr konnte EDEN ISS genug frisches Gemüse produzieren, um ein Drittel der Ernährung einer sechsköpfigen Besatzung zu decken.
Wie in der Geschichte der Antarktis steht die Frage, wie man Pflanzen züchtet, im Mittelpunkt jeder Diskussion über mögliche menschliche Siedlungen auf dem Mond oder dem Mars. Die Menschen gaben schließlich ihre Bemühungen auf, die raue antarktische Landschaft für die Nahrungsmittelproduktion zu kultivieren, und wandten sich dafür künstlichen Technologien und Umgebungen zu. Aber nach mehr als einem Jahrhundert der Praxis und dem Einsatz modernster Techniken konnten die in der Antarktis angebauten Lebensmittel viele Menschen nie sehr lange ernähren. Bevor Menschen zum Mond oder Mars geschickt werden, ist es möglicherweise ratsam, zunächst zu beweisen, dass eine Siedlung inmitten der gefrorenen südlichen Ebenen der Erde alleine überleben kann.
Daniella McCahey ist außerordentliche Professorin für Geschichte an der Texas Tech University. Ihre Forschung versucht, den antarktischen Kontinent, die Meere und die Atmosphäre mit Themen der modernen Weltgeschichte zu verbinden.
