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宇宙で人々に食事を提供する方法を理解することは、地球外環境での長期的な人間の居住の可能性を実証するためのより大きな取り組みの主要な部分です。 2022 年 5 月 12 日、科学者チームは、アポロの月ミッション中に集められた月の土を使用して植物を育てることに成功したと発表しました。しかし、科学者が通常は生命を維持できない土壌で植物を栽培しようとしたのはこれが初めてではありません.
私は南極科学の歴史家です。地球の最南端で植物や食物を育てる方法は、120 年以上にわたって活発に研究されてきました。これらの努力は、極限環境における農業の多くの課題の理解を深めるのに役立ち、最終的には南極での限定的ではあるが成功した植物栽培につながった.そして特に 1960 年代以降、科学者たちはこの研究を宇宙での人類の居住への足がかりとして明確に見るようになりました.
この絵は、南極の土を使って最初の植物が育った南極調査船ディスカバリー号の部屋を示しています。 Getty Images によるハルトン アーカイブ/ストリンガー
南極で植物を育てる
南極で植物を育てる初期の取り組みは、主に探検家に栄養を提供することに重点が置かれていました。
1902 年、英国の医師で植物学者のレジナルド・ケットリッツは、南極の土壌で食物を栽培した最初の人物でした。彼はマクマード海峡から土を集め、遠征隊の船に乗った天窓の下の箱でカラシとクレソンを育てました。収穫はすぐに遠征に有益でした。 Koettlitz は、壊血病の発生時に乗組員全員が野菜を食べて症状を食い止めるのに十分な量を生産しました。この初期の実験は、南極の土壌が生産的である可能性があることを実証し、極地探検中の生鮮食品の栄養上の利点も指摘しました.
南極の風景の中で直接植物を育てる初期の試みはあまり成功していませんでした。 1904 年、スコットランドの植物学者 Robert Rudmose-Brown は、22 種類の耐寒性の北極植物の種子を、小さな極寒のローリー島に郵送して、それらが成長するかどうかを確認しました。すべての種は発芽できませんでした。ラドモース ブラウンは、環境条件と、種の成長を助ける生物学者の不在の両方が原因であると考えました。
南極の風景に外来植物を導入する試みはこれまでにも数多く行われてきましたが、一般に、それらは長く生き残ることはできませんでした。土壌自体は植物の生命を維持することができますが、過酷な環境は植物の栽培には適していませんでした.
南極大陸の寒い環境で食物をうまく育てる唯一の方法は、このマクマード基地のような温室の中で行うことです。 Eli Duke/Flickr、CC BY-SA
最新のテクニックと感情的なメリット
1940 年代までに、多くの国が南極に長期の研究基地を設置し始めました。外で植物を育てることは不可能だったので、これらのステーションに住む一部の人々は、食料と精神的幸福の両方を提供するために温室を建設することを自ら引き受けました。しかし、彼らはすぐに、南極の土壌は、マスタードやクレソン以外のほとんどの作物にとって品質が低すぎ、通常は 1 年か 2 年後に肥沃度を失っていることに気付きました。 1960 年代以降、人々は水耕栽培の土壌を使用しない方法に切り替え始めました。これは、化学的に強化された水に根を浸し、人工光と自然光を組み合わせて植物を育てるシステムです。
水耕栽培システムは、土を必要とせずに植物を育てます。 Eli Duke/Flickr、CC BY-SA
温室で水耕栽培技術を使用することにより、植物生産施設は南極の環境を作物の栽培にまったく使用していませんでした。代わりに、人々は人工的な条件を作り出していました.
2015 年までに、南極大陸には少なくとも 43 の異なる施設があり、研究者がいつの間にか植物を栽培していました。これらの施設は科学実験に役立ちましたが、多くの南極住民は冬に新鮮な野菜を食べることができることを高く評価し、これらの施設が精神的な健康に大きな恩恵をもたらすと考えていました。ある研究者が言うように、彼らは「暖かく、明るく、緑の生命に満ちています。南極の冬には恋しい環境です。」
アムンゼン・スコット南極点基地では、2004 年以来、研究者たちが宇宙での成長条件を模倣するように設計された実験を行ってきました。 Daniel Leussler/Wikimedia Commons, CC BY-SA
宇宙のアナログとしての南極大陸
20 世紀半ばまで人間が南極を恒久的に占領するようになると、人類は宇宙、特に月への進出も開始しました。 1960 年代から、NASA などの組織で働く科学者たちは、敵対的で極端で異質な南極を宇宙探査の便利な類似物と考え始めました。そこでは、国家が宇宙技術と植物生産を含むプロトコルをテストできます。その関心は 20 世紀の終わりまで続きましたが、2000 年代になるまで宇宙が南極の農業研究の主要な目標になることはありませんでした。
2004 年、国立科学財団とアリゾナ大学の環境制御農業センターが協力して、南極食糧成長室を建設しました。このプロジェクトは、資源の使用を最小限に抑えながら植物の成長を最大化する手段である、環境制御農業のアイデアをテストするために設計されました。その建築家によると、この施設は月面基地の条件を厳密に模倣し、「食料生産が宇宙居住地に移されたときに発生する問題のいくつかに地球上の類似物」を提供しました。この施設は南極点基地に補給食を提供し続けています。
南極食糧成長室を建設して以来、アリゾナ大学は NASA と協力して、同様のプロトタイプの月面温室を建設しました。
国際宇宙ステーションには、乗組員に少量の食料を供給する小さな菜園があります。 NASA
宇宙で植物を育てる
20 世紀の終わりに向けて人々が宇宙でより長い時間を過ごすようになると、宇宙飛行士は南極で植物を育てる 1 世紀の教訓を活用し始めました。
2014 年、NASA の宇宙飛行士は国際宇宙ステーションに野菜生産システムを設置し、微小重力下での植物の成長を研究しました。翌年、彼らは少量のレタスを収穫し、その一部をバルサミコ酢と一緒に食べました。南極の科学者が長年主張してきたように、NASA は生鮮食品の栄養的および心理的価値が「深宇宙への長期ミッションの課題に対する解決策」であると主張しました。
EDEN ISS は、月面の食糧生産施設を模倣するように設計された最新の実験であり、6 人の乗組員をうまく養うことができます。 DLR ドイツ航空宇宙センター/Flickr、CC BY
南極の研究は、今日に至るまで宇宙にとって重要な役割を果たしています。 2018 年、ドイツは南極で EDEN ISS と呼ばれるプロジェクトを開始しました。このプロジェクトは、半閉鎖系での植物栽培技術とその宇宙での応用に焦点を当てています。噴霧器が化学的に強化された水を根に噴霧すると、植物は空気中で成長します。最初の 1 年で、EDEN ISS は 6 人の乗組員の食事の 3 分の 1 を構成するのに十分な新鮮な野菜を生産することができました。
南極の歴史と同じように、月や火星への人類の居住の可能性に関する議論の中心にあるのは、植物を育てる方法の問題です。人々は最終的に、食糧生産のために厳しい南極の景観を耕作する努力を放棄し、それを行うために人工技術と環境に目を向けました.しかし、1世紀以上の実践と最新の技術を使用した後、南極で栽培された食品は、非常に長い間多くの人々をサポートすることができませんでした.人々を月や火星に送る前に、地球の南の凍った平原の中で集落が自力で生き残ることができることを最初に証明するのが賢明かもしれません.
Daniella McCahey は、テキサス工科大学の歴史学准教授です。彼女の研究は、南極大陸、海、大気を現代世界史のテーマに結びつけようとしています。
