Mänsklighetens nästa jättesteg kan vara på Mars. Men innan dessa uppdrag kan börja, forskare måste göra mängder av genombrottsframsteg, inklusive lära sig att odla grödor på den röda planeten.

Rent praktiskt, Astronauter kan inte dra ett oändligt utbud av matjord genom rymden. Så University of Georgias geologer funderar på hur man bäst kan använda de material som redan finns på planetens yta.

Att göra det, de utvecklade konstgjorda jordblandningar som efterliknar material som finns på Mars. I en ny studie publicerad i tidskriften Ikaros , forskarna utvärderade de konstgjorda jordarna för att avgöra hur bördig Marsjord kunde vara.

"Vi vill simulera vissa egenskaper hos material som du lätt kan få på Mars yta, sa Laura Fackrell, UGA geologi doktorand och huvudförfattare på studien. Att simulera mineralsammansättningen eller salthalten i dessa marsblandningar kan berätta mycket om jordens potentiella fertilitet. Saker som näringsämnen, salthalt, pH är en del av det som gör en mark bördig och att förstå var Mars jordar befinner sig i det spektrumet är nyckeln till att veta om de är livskraftiga och om inte, finns det genomförbara lösningar som kan användas för att göra dem lönsamma."

Under det senaste årtiondet, Utforskning av ytan på Mars har utökat förståelsen av kemin hos planetens yta. Med hjälp av data från NASA:s ytprover, laget studerade regolit, eller det lösa materialet nära ytan, att utveckla simulanterna.

Materialen som används efterliknar blandningar av jord, lermineraler, salter och andra material som kan erhållas från Mars yta genom att ösa upp löst material eller bryta det från berggrunden.

Trots sin tunna atmosfär, extrem kyla och låg syrehalt, Mars yta är känd för att innehålla majoriteten av växtnäringsämnen, inklusive kväve, fosfor och kalium.

Närvaron av näringsämnen åstadkommer ett av de stora hindren, men det finns fortfarande fler utmaningar. "Ett problem är deras närvaro betyder inte att de är tillgängliga för växter, " Sa Fackrell. "Om du faktiskt sätter en planta i jorden - bara för att järnet eller magnesiumet finns där betyder det inte att plantan faktiskt kan dra upp den ur jorden."

Plus, näringsämnena kan eller kanske inte finns i tillräcklig mängd eller så kan de vara så höga att de är giftiga för växter.

Med hjälp av simulerad marsjord, Fackrell och andra forskare har funnit att texturerna hos konstgjorda simulanter är skorpiga och torkade, vilket kan återspegla vissa oväntade förhållanden i Mars-jorden som gör dem svårare att använda.

Dessa utmaningar blir en mycket svår, dock inte omöjlig uppgift. Tittar på jordbruksvetenskap, gruppen, som inkluderar UGA-fakultetsmedlemmarna Paul Schroeder, Mussie Habteselassie och Aaron Thompson, anpassar lösningar som används på jorden, rekommendationer som sträcker sig från att skölja jorden till att lägga till ympmedel som bakterier eller andra svampar i jorden för att hjälpa växterna att växa.

"Specifika typer av bakterier och svampar är kända för att vara fördelaktiga för växter, och kanske kan stödja dem under stressförhållanden som vi ser på Mars, sa Fackrell, som började sina studier i geomikrobiologi med Schroeder samtidigt som hon genomförde sin magisteravhandlingsforskning om extrema miljöer som möter mikrober som lever i varma källor på Kamchatkahalvön, i ryska Fjärran Östern.

Forskarna ser också implikationer från deras forskning för potentiella innovationer inom jordbruksforskning för jorden. "Allt vi lär oss om jordbruk på Mars kan hjälpa oss med jordbruk i utmanande miljöer på jorden som hjälper oss att bygga till en hållbar framtid, sa Fackrell.

Oavsett den slutliga lösningen, utsikterna till ett bemannat uppdrag till Mars beror på förmågan att odla mat.

"Det finns flera sätt du kan se på det, men ett alternativ kan vara att använda det som redan finns där som ett ingjutningsmedium, och ta reda på om det är ett gångbart sätt att göra det på eller om du måste ta med dig allt växtmaterial, "Frågan om huruvida vi kan använda Mars mark för att tillhandahålla den maten kommer att gå långt för att avgöra genomförbarheten av bemannade uppdrag."