Förberedelser pågår redan för uppdrag som kommer att landa människor på Mars om ett decennium eller så. Men vad skulle folk äta om dessa uppdrag så småningom leder till permanent kolonisering av den röda planeten?

När (om) människor kommer till Mars, en stor utmaning för någon koloni blir att skapa en stabil tillgång på mat. De enorma kostnaderna för att lansera och leverera resurser från jorden kommer att göra det opraktiskt.

Människor på Mars kommer att behöva gå bort från fullständig tillit till levererad last, och uppnå en hög nivå på självförsörjande och hållbart jordbruk.

Den senaste upptäckten av flytande vatten på Mars - som lägger till ny information till frågan om vi kommer att hitta liv på planeten - ökar möjligheten att använda sådana förnödenheter för att hjälpa till att odla mat.

Men vatten är bara en av många saker vi kommer att behöva om vi ska odla tillräckligt med mat på Mars.

Vilken typ av mat?

Tidigare arbete har föreslagit användning av mikrober som matkälla på Mars. Användning av hydroponiska växthus och kontrollerade miljösystem, liknande en som testas ombord på den internationella rymdstationen för att odla grödor, är ett annat alternativ.

Den här månaden, i tidskriften Genes, vi ger ett nytt perspektiv baserat på användning av avancerad syntetisk biologi för att förbättra den potentiella prestandan hos växtlivet på Mars.

Syntetisk biologi är ett snabbt växande område. Den kombinerar principer från teknik, DNA -vetenskap, och datavetenskap (bland många andra discipliner) för att ge nya och förbättrade funktioner till levande organismer.

Inte bara kan vi läsa DNA, men vi kan också designa biologiska system, testa dem, och till och med konstruera hela organismer. Jäst är bara ett exempel på en industriell arbetshästmikro vars hela genom för närvarande omarbetas av ett internationellt konsortium.

Tekniken har utvecklats så långt att precisionsgenetik och automatisering nu kan slås samman till automatiserade robotanläggningar, känd som biofoundries.

Dessa biofoundries kan testa miljontals DNA -konstruktioner parallellt för att hitta organismerna med de kvaliteter som vi letar efter.

Mars:Jordliknande men inte jorden

Även om Mars är den mest jordliknande av våra grannplaneter, Mars och jorden skiljer sig på många sätt.

Tyngdkraften på Mars är ungefär en tredjedel av den på jorden. Mars tar emot ungefär hälften av solljuset vi får på jorden, men mycket högre nivåer av skadliga ultravioletta (UV) och kosmiska strålar. Yttemperaturen på Mars är cirka -60 ℃ och den har en tunn atmosfär som främst består av koldioxid.

Till skillnad från jordens jord, som är fuktig och rik på näringsämnen och mikroorganismer som stöder växts tillväxt, Mars är täckt med regolit. Detta är ett torrt material som innehåller perkloratkemikalier som är giftiga för människor.

Trots det senaste underjordiska fyndet-finns vatten på Mars oftast i form av is, och planetens låga atmosfärstryck får flytande vatten att koka runt 5 ℃.

Växter på jorden har utvecklats i hundratals miljoner år och är anpassade till markförhållanden, men de kommer inte att växa bra på Mars.

Detta innebär att betydande resurser som skulle vara knappa och ovärderliga för människor på Mars, som flytande vatten och energi, måste fördelas för att uppnå ett effektivt jordbruk genom att artificiellt skapa optimala växttillväxtförhållanden.

Anpassa växter till Mars

Ett mer rationellt alternativ är att använda syntetisk biologi för att utveckla grödor specifikt för Mars. Denna formidabla utmaning kan hanteras och snabbspåras genom att bygga ett växtfokuserat biofoundry på Mars.

En sådan automatiserad anläggning skulle kunna påskynda konstruktionen av biologiska konstruktioner och testa deras prestanda under simulerade Mars -förhållanden.

Med tillräcklig finansiering och aktivt internationellt samarbete, en sådan avancerad anläggning kan förbättra många av de egenskaper som krävs för att få grödor att trivas på Mars inom ett decennium.

Detta inkluderar förbättrad fotosyntes och fotoskydd (för att skydda växter mot solljus och UV -strålar), samt torka och kalltolerans i växter, och konstruera funktionella grödor med hög avkastning. Vi måste också modifiera mikrober för att avgifta och förbättra Mars -jordkvaliteten.

Dessa är alla utmaningar som ligger inom förmågan hos modern syntetisk biologi.

Fördelar för jorden

Att utveckla nästa generation av grödor som krävs för att upprätthålla människor på Mars skulle också ha stora fördelar för människor på jorden.

Den växande globala befolkningen ökar efterfrågan på mat. För att möta denna efterfrågan måste vi öka jordbruksproduktiviteten, men vi måste göra det utan att påverka vår miljö negativt.

Det bästa sättet att uppnå dessa mål skulle vara att förbättra de grödor som redan används i stor utsträckning. Att inrätta anläggningar som den föreslagna Mars Biofoundry skulle ge enorma fördelar för växtforskningens vändningstid med konsekvenser för livsmedelssäkerhet och miljöskydd.

Så i slutändan, den främsta mottagaren av ansträngningar att utveckla grödor för Mars skulle vara jorden.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.