ساعدنیوز: اقترب باحثون یابانیون خطوه جدیده من فکره زراعه الغذاء على القمر، بعدما طوروا نظام بلازما صغیراً یحول النیتروجین الموجود فی هواء المستوطنات القمریه المستقبلیه إلى ماده یمکن استخدامها لإنتاج السماد.
وفقا لساعدنیوز قد تبدو فکره زراعه الأرز على القمر أقرب إلى الخیال العلمی، لکن باحثین یابانیین یحاولون تحویلها إلى مشکله هندسیه قابله للحل.
المشکله الأساسیه لیست البذور وحدها، ولا حتى توفیر الماء أو الضوء. التحدی الأکبر یکمن تحت جذور النبات نفسه: تربه القمر لا تشبه التربه الزراعیه التی عرفها الإنسان على الأرض.
ومع ذلک، توصل فریق من جامعه توهوکو والوکاله الیابانیه لاستکشاف الفضاء «JAXA» إلى تقنیه جدیده قد تساعد على تجاوز جزء مهم من هذه المشکله. فقد طور الباحثون جهاز بلازما صغیراً یستطیع الاستفاده من النیتروجین الموجود فی هواء البیئه المغلقه داخل المستوطنات القمریه المستقبلیه وتحویله إلى ماده یمکن استخدامها لإنتاج السماد.
وقد تبدو الفکره بسیطه، لکنها تحمل أهمیه کبیره إذا أصبح العیش على القمر یوماً ما مشروعاً طویل الأمد.
فوجود مأوى آمن وإمدادات کافیه من الأکسجین لن یکون کافیاً لبقاء البشر هناک. سیحتاج السکان أیضاً إلى إنتاج الغذاء، وکلما طال أمد الإقامه، أصبحت الحاجه إلى نظام زراعی یعتمد بدرجه أقل على الإمدادات القادمه من الأرض أکثر إلحاحاً.
یغطی سطح القمر ما یعرف باسم «الریغولیث»، وهو خلیط من الغبار والمواد الصخریه الدقیقه تشکل عبر ملیارات السنین نتیجه الاصطدامات التی تعرض لها سطح القمر.
لکن الریغولیث لیس تربه زراعیه بالمعنى الذی نعرفه على الأرض.
فهو یفتقر تقریباً إلى الماده العضویه والکائنات الدقیقه والعناصر النیتروجینیه الضروریه لنمو النباتات.
وهذا یجعل فکره زرع محصول مباشره فیه أمراً بالغ الصعوبه.
هناک مشکله أخرى أکثر تعقیداً: القمر لا یمتلک غلافاً جویاً مستقراً یمکن الاعتماد علیه. لذلک فإن أی دفیئه زراعیه مستقبلیه ستحتاج إلى أن تکون مغلقه ومحکمه الضغط، مع توفیر الهواء والمحافظه على ترکیبته بصوره صناعیه.
وهنا تظهر مفارقه مثیره.
فالهواء الذی یحتاج إلیه البشر داخل المستوطنه یمکن أن یصبح فی الوقت نفسه مصدراً مهماً للنیتروجین اللازم للزراعه.
وبدلاً من إرسال کمیات متکرره من الأسمده من الأرض، یمکن نظریاً إعاده تدویر النیتروجین الموجود فی البیئه المغلقه وتحویله إلى ماده یستفید منها النبات.
صمم الباحثون جهاز بلازما مدمجاً یستهلک أقل من 100 واط من الکهرباء. ویعمل الجهاز على تحویل النیتروجین الموجود فی هواء المستوطنه إلى مرکب یعرف باسم خامس أکسید النیتروجین أو N₂O₅.
وعندما یذوب هذا المرکب فی الماء، یتحول إلى نترات.
وهنا تکمن أهمیه الخطوه، لأن النترات تمثل أحد أشکال النیتروجین التی تستطیع جذور النباتات امتصاصها بسهوله.
وبحسب الباحثین، تقترب کفاءه تحویل النیتروجین إلى نترات فی النظام من 100 بالمئه، وهو مستوى یجعل التقنیه لافته بشکل خاص عند التفکیر فی البیئات الفضائیه التی تکون فیها الطاقه والمعدات والمواد المنقوله من الأرض موارد محدوده.
الفکره العملیه هی إنشاء دوره یمکن تکرارها: النیتروجین موجود فی هواء المستوطنه، والجهاز یحوله إلى ماده یمکن استخدامها فی إنتاج السماد، ثم یستخدم السماد لدعم نمو النباتات.
وبذلک یمکن تقلیل الاعتماد على شحن الأسمده الثقیله من الأرض فی کل مهمه.
لکن السؤال الأهم بقی قائماً: هل تستطیع هذه المعالجه جعل ماده تشبه تربه القمر مناسبه فعلاً لنمو النباتات؟
لاختبار الفکره، استخدم الباحثون عینه تحاکی خصائص تربه القمر. ثم قاموا بریها بماء غنی بالنترات وزرعوا فیها شتلات الأرز.
وکانت النتیجه اللافته أن التقنیه لم تعمل فقط کمصدر للنیتروجین.
لقد أثرت أیضاً فی الترکیب الکیمیائی للتربه المحاکاه.
فتربه القمر شدیده القلویه بطبیعتها، وبلغ الرقم الهیدروجینی للعینه فی التجربه نحو 9.09، وهی قیمه لا تناسب معظم النباتات.
لکن بعد استخدام الماء الغنی بالنترات، انخفض الرقم الهیدروجینی إلى 6.76.
وهذا التغییر مهم للغایه، لأنه جعل البیئه الکیمیائیه أقرب إلى الظروف الملائمه لنمو النباتات.
کما أدى انخفاض القلویه إلى تحریر عناصر معدنیه مهمه کانت محاصره داخل الترکیب المعدنی للریغولیث المحاکى، ومن بینها الکالسیوم والمغنیسیوم والبوتاسیوم.
وفی الوقت نفسه، انخفضت کمیه أیونات الألومنیوم التی یمکن أن تسبب ضرراً لجذور النباتات.
وبعباره أخرى، لم تکن المعالجه مجرد إضافه سماد إلى ماده فقیره.
لقد ساعدت أیضاً على تغییر خصائص الوسط نفسه بطریقه جعلت العناصر الغذائیه أکثر قابلیه للاستفاده منها.
بعد مرور ثلاثه أشهر على الزراعه، أظهر الأرز الذی نما فی التربه المعالجه نمواً أفضل بکثیر من الأرز الذی تمت زراعته مع الاعتماد على الماء العادی فقط.
ثم جاءت إشاره أکثر أهمیه فی الشهر الرابع.
فقد وصلت النباتات إلى مرحله تکوین النورات أو «الخوشه»، وهی المرحله التی یبدأ فیها الأرز بتکوین البنیه التی ستنتج الحبوب.
وتشیر هذه النتیجه إلى أن التربه المحاکاه، بعد تعدیل خصائصها الکیمیائیه، استطاعت دعم مراحل مهمه من دوره نمو الأرز.
لکن من المهم هنا التمییز بین ما أثبتته التجربه وما لا تزال الأبحاث بحاجه إلى إثباته.
فالاختبار جرى باستخدام تربه تحاکی خصائص تربه القمر، ولیس مزرعه حقیقیه على سطح القمر. کما أن تحویل هذه النتیجه إلى نظام زراعی دائم یحتاج إلى التغلب على تحدیات عدیده قبل أن تصبح الزراعه القمریه واقعاً عملیاً.
ومع ذلک، فإن قدره النبات على الوصول إلى مرحله تکوین الحبوب تمنح التجربه أهمیه واضحه.
أثناء التجارب، لاحظ الباحثون تأثیراً آخر مثیراً للاهتمام.
فعندما جرى رش الغاز الناتج مباشره على أوراق النباتات، نشطت مجموعه من المسارات الهرمونیه المرتبطه بآلیات الدفاع الطبیعیه للنبات.
وبحسب النتائج، أصبحت النباتات أکثر مقاومه للأمراض، کما تحسن نظامها الدفاعی.
لکن الأمر لم یتوقف هنا.
أظهرت النباتات أیضاً سیقان أقصر وأکثر سماکه.
وقد تکون هذه الخاصیه مهمه بصوره خاصه إذا انتقلت الزراعه إلى القمر فعلاً.
فالجاذبیه على القمر أقل بکثیر من الجاذبیه على الأرض، والبیئه منخفضه الجاذبیه یمکن أن تجعل النباتات تمیل إلى النمو بشکل مفرط من حیث الطول، مع سیقان أکثر نحافه وهشاشه.
وقد تکون السیقان الأقصر والأکثر سماکه أکثر ملاءمه لمثل هذه البیئه، لأنها أقل عرضه للانحناء أو الانکسار.
لا تزال فکره إنشاء دفیئات زراعیه دائمه على القمر بعیده عن أن تصبح واقعاً یومیاً. فهناک تحدیات هائله تتعلق بالطاقه والمیاه والإشعاع ودرجه الحراره وضغط الهواء وإداره البیئه المغلقه، فضلاً عن ضروره ضمان إنتاج غذاء موثوق.
لکن البحث الیابانی یلفت الانتباه إلى جانب آخر مهم فی استکشاف الفضاء: التقنیات التی یتم تطویرها للحیاه خارج الأرض قد تجد تطبیقاتها الأولى على الأرض نفسها.
إذا تمکنت هذه التکنولوجیا من إنتاج الأسمده بطریقه أقل اعتماداً على الموارد والطاقه، فقد یکون لها مستقبلاً دور فی تطویر أسالیب أکثر استدامه لإنتاج الأسمده الزراعیه.
وهنا یصبح المشروع أکبر من مجرد محاوله لزراعه الأرز فی القمر.
ففی بیئه فضائیه، لا یمکن التعامل مع الموارد بسهوله کما یحدث على الأرض. کل حموله یتم إطلاقها من کوکبنا لها تکلفه، ونقل الأسمده بشکل متکرر إلى القمر سیضیف عبئاً کبیراً إلى أی برنامج إقامه طویل الأمد.
أما إذا أمکن استخدام الهواء الموجود بالفعل داخل المستوطنه وإعاده تدویر النیتروجین وتحویله إلى ماده مفیده للنباتات، فسیکون بالإمکان إنشاء جزء من دوره زراعیه محلیه بدلاً من الاعتماد الکامل على الشحنات القادمه من الأرض.
والصوره المستقبلیه التی ترسمها هذه الفکره لافته بالفعل: هواء معاد تدویره داخل مستوطنه، جهاز بلازما صغیر یستخرج منه النیتروجین، ماء یحول المرکبات الناتجه إلى نترات، وتربه قمریه خام یتم تعدیل خصائصها لتصبح أکثر ملاءمه للزراعه.
قد یبدو هذا المشهد بعیداً، لکنه یوضح کیف یمکن حل المشکلات الکبرى فی استکشاف الفضاء من خلال جمع حلول صغیره تعمل معاً.
أما المفارقه الأجمل، فهی أن التکنولوجیا التی قد تساعد البشر یوماً ما على إنتاج الغذاء وسط غبار القمر قد تکون مفیده قبل ذلک بکثیر فی مزارع الأرض، من خلال السعی إلى إنتاج أسمده أقل استهلاکاً للطاقه وأکثر توافقاً مع الزراعه المستدامه.
وهکذا، قد لا تکون قصه زراعه الأرز على القمر مجرد قصه عن مستقبل بعید للبشر خارج الأرض، بل عن کیفیه استخدام تحدیات الفضاء لإعاده التفکیر فی الطریقه التی نزرع وننتج بها غذاءنا هنا أیضاً.
