אתגר הסביבה של מאדים: מכשול גדול בדרך לשתילת ירקות
מאדים, כוכב לכת שחולק קווי דמיון רבים עם כדור הארץ אך שונה לחלוטין, מהווה אתגר לצמחים לצמוח בסביבתו. האטמוספירה של מאדים דקה, כאשר פחמן דו חמצני מהווה כ-95%, חנקן וארגון מהווים כ-2.7% ו-1.6% בהתאמה. תכולת החמצן נמוכה ביותר, כ-0.13% בלבד, ואדי המים כ-0.01%. זאת בניגוד מוחלט לסביבה האטמוספרית העשירה בחמצן על פני כדור הארץ, שאינה תורמת לנשימה ולפוטוסינתזה רגילה של צמחים. בנוסף, אדמת מאדים מכילה חומרים כמו פרכלורטים שעלולים להזיק לצמיחת הצמחים, וחסרים בהם רכיבי תזונה חיוניים כמו חנקן, זרחן ואשלגן לצמיחת צמחים. יתרה מכך, למאדים אין הגנה יעילה מהשדה המגנטי של כדור הארץ, ועוצמת הקרניים הקוסמיות וקרינת השמש גבוהה ביותר. קרינות אלו עלולות לפגוע ב-DNA של צמחים, ולהשפיע על הצמיחה והרבייה הרגילים שלהם.
מה יכולה תא הכפפות לעשות באתגר הירקות של מאדים?
א תיבת כפפות היא מכשיר ניסיוני עם מבנה אטום שיכול ליצור סביבת אווירה ניתנת לשליטה. מה יכולה תא כפפות לעשות מול סביבה כה קשה על מאדים? מדענים יכולים להשתמש בסימולציה סביבתית של תא כפפות כדי לבנות 'עולם מיניאטורי של מאדים' על פני כדור הארץ.
1. לדמות את האטמוספירה והסביבה של מאדים
בתא הכפפות אפשר לדמות את סביבת הגז של מאדים. על ידי מילוי הקופסה בשיעור גבוה של פחמן דו חמצני להשגת פרופורציה של כ-95%, והתאמת תכולת גזים אחרים כמו חנקן וארגון, מדמה האטמוספירה על מאדים להיות דקה ובעלת הרכב ייחודי. בנוסף, מערכת בקרת הלחות יכולה לשמש כדי לווסת את הלחות בתוך הקופסה, ולשמור אותה ברמה נמוכה במיוחד בדומה ללחות האטמוספירה על מאדים. סביבת סימולציה זו מאפשרת לחוקרים לצפות בתגובת הצמיחה של צמחים בתנאים דומים לגז ולחות של מאדים, ולחקור את הסבילות וההסתגלות של צמחים ללחות נמוכה ולריכוז פחמן דו חמצני גבוה.
2. הדמיית אדמת מאדים
אדמת מאדים מכילה פרכלורטים ורכיבים מינרלים ייחודיים, ביניהם חנקן, זרחן, אשלגן וחומרי מזון אחרים דלים יחסית. מדענים יכולים להכין אדמה מדומה על כדור הארץ עם הרכב דומה לאדמת מאדים, ולאחר מכן להניח את האדמה המדומה בתיבת כפפות כדי לחקור את הצמיחה של שורשי צמחים בסביבת אדמה מיוחדת זו. הם יחקרו כיצד לשפר את אדמת מאדים כדי לענות על הצרכים של גידול צמחים, כגון מחקר אילו סוגים של תיקונים יכולים להפחית את הרעילות של פרכלורטים, להשלים את החומרים המזינים הדרושים לצמחים ולהפוך את אדמת מאדים למתאימה להשתרשות וגידול צמחים. הנחת אדמה מדומה בתיבת כפפות יכולה למנוע מהאדמה המדומה להיחשף לאוויר ולהשפיע מהסביבה האטמוספרית.
3. מיגון השפעות קרינה
ניתן לצייד את תא הכפפות במכשיר מקור קרינה מיוחד כדי לדמות קרינה הדומה לקרניים קוסמיות ולקרינת השמש על מאדים.
באמצעות סביבה מדומה זו בתיבת הכפפות, החוקרים יכולים לחקור לעומק את תהליך הצמיחה וההתפתחות של צמחים בסביבת הקרינה על מאדים, כולל השינויים בקצב הנביטה ומהירות הצמיחה של צמחים במינוני קרינה שונים, האם יש שינויים חריגים במורפולוגיה של הצמח, והשינויים הדינמיים של ביטוי גנים מרמת המיקרו. ייעול וסינון של זני צמחים בעלי עמידות חזקה לקרינה ועריכת מחקר מעמיק על מנגנוני ההגנה מפני קרינה של צמחים, מתן בסיס לבחירת צמחים מתאימים לשתילה בפועל על מאדים ולנקיטת אמצעי הגנה יעילים מקרינה.
כיום, האינטגרציה העמוקה של תיבות כפפות וטכנולוגיית אוטומציה פותחת פרק חדש של מחקר. מערכת האוטומציה יכולה לווסת בצורה מדויקת ואוטומטית פרמטרים סביבתיים שונים בתוך תא הכפפות, להפעיל את התהליך הניסיוני בתוך תא הכפפות ללא התערבות ידנית, מה שמשפר מאוד את המשכיות ודיוק הניסוי ומפחית טעויות הנגרמות כתוצאה מפעולה אנושית.
במחקר הקשור למאדים, תיבות כפפות יכולות גם לספק תמיכה טכנולוגית יעילה וחכמה יותר.
