宇宙サラダと塩水

Aug 21, 2023

ブルース・ベッツ•2023年5月31日

STEP (Science and Technology Empowered by the Public) 助成プログラムの第 2 ラウンドの受賞者を発表できることを嬉しく思います。 40 年以上にわたり、惑星協会の会員と寄付者は、宇宙科学と探査を前進させる科学技術プロジェクトにクラウドファンディングを行ってきました。 STEP 助成プログラムは、オープンで国際的な競争プロセスを通じて選ばれた革新的なプロジェクトに資金を提供することで、この伝統を継承しています。 2022 年に選ばれた STEP 助成金の第 1 ラウンド受賞者は、惑星協会の支援のおかげで、すでに魅力的な研究を行っています。

今年の受賞者は、模擬深宇宙探査条件で食用植物を栽培するさまざまな方法を比較するプロジェクトと、他の惑星や月の過去と現在の海と特徴を共有する地球上の塩湖を研究するプロジェクトだ。

人類の深宇宙探査の将来は、途中で新鮮な作物を持続的に生産できるかどうかにかかっています。 STEP 助成金の 2023 年ラウンドでは、この探査の課題に対処するために深宇宙農業を研究するフロリダ工科大学のアンドリュー・パーマー博士率いるチームに 50,000 米ドルが授与されました。

パーマー博士のチームは、2 つの方法を使用して 3 種類の食用植物を栽培します。1 つは栄養素を加えた水中で植物を育てる方法 (別名水耕栽培)、もう 1 つは模擬月と火星の土の中で栽培する方法 (別名レゴリス) です。 このプロジェクトは、それぞれの成長方法をより深く理解し、長期宇宙旅行への適合性を比較することを目的としています。

水耕栽培は、国際宇宙ステーションなど、宇宙で植物を育てるためにこれまでに使用されてきました。 しかし、この方法は、特に長期使用の場合に課題に直面します。 肥料が必要で、菌類や細菌による汚染の可能性が高く、広いスペースが必要になる場合があります。

レゴリスは惑星体の上面にある土です。 それは地球上の土壌に似ていますが、微生物は存在しません。 食物の栽培にレゴリスを使用することには、火星のレゴリスに含まれる高濃度の塩分や火星と月の両方の窒素不足など、独自の課題があります。

惑星表面のレゴリスを使用すれば水耕栽培を補完できる可能性がありますが、同じ条件下でこれらの方法を同時に比較する研究は不足しています。 この STEP 助成金によるプロジェクトは、この知識のギャップに対処します。

「月と火星の農業のための食料生産システムの評価」と呼ばれるこのプロジェクトでは、パーマー博士のチームは、ある条件では水耕栽培を使用し、別の条件ではレゴリスを使用して大根のマイクログリーン、レタス、トマトを栽培する予定です。 実験の目的は、2 つの方法を特徴づけて比較することです。 過去の月探査で帰還した限られた貴重な量の月レゴリス以外には、これらの天体からのレゴリスがないため、このプロジェクトは実験に月と火星のレゴリス模擬体を使用する予定です。

植物生理学と生化学、宇宙農業とシステム効率分析の専門家が含まれるこのチームは、マイクログリーンのような成長の速い作物は長期的に見ても水耕栽培システムに適しており、成長の遅い作物は長期的に見ても水耕栽培システムに適しているという仮説を検証する予定です。トマトはレゴリスベースの生産システムを好む可能性があります。

このプロジェクトは、フロリダ工科大学のアンドリュー・パーマー教授が主導し、共同研究者としてウィンストン・セーラム大学のラファエル・ロウレイロ教授、そして共同研究者としてフロリダ工科大学のJ・トラビス・ハンサッカー教授が指揮しています。 ローラ・E・ファクレル博士、NASA博士研究員、ジェット推進研究所。 ティアラ・ベント、フロリダ工科大学。 ブラジル、リオデジャネイロ連邦大学、ジェシカ・カルネイロ・オリベイラ氏。

地球上には他の惑星や月の環境と同一の場所はありませんが、状況が類似している場所、つまり研究する価値がある特定の点で十分に類似している場所は存在します。 科学者たちは、私たちが他の世界に存在すると考えられる状況で何が可能であるかをさらに知るために、惑星の類似物を研究しています。 2023年のSTEP助成金の2番目の受賞者は、ダートマス大学のジェイコブ・バッフォ博士率いるチームで、カナダのブリティッシュ・コロンビア州にある、古代の火星に似ているかもしれない、小さくて非常に塩辛い湖を研究するプロジェクトに対して49,284ドルを受賞した。太陽系の海洋衛星のいくつかは、生命の探索において重要な関心を集めている場所です。

液体の水は、地球上のすべての生命体が必要とする数少ないものの 1 つであるため、過去または現在の液体の水の証拠がある火星、エウロパ、エンケラドゥスなどの世界は、地球外の生命の探索において重要です。 これらの世界の水は塩分が多いことが多いため、低温でも液体のままです。 地球上の塩水環境を研究することで、居住可能かどうかも含め、これらの異星環境がどのようなものであるかについての洞察が得られます。

ただし、地球上のすべての塩水域が異星人の塩辛い水域と類似しているわけではありません。 地球の海の塩は主に食塩 (NaCl) ですが、火星やエウロパやエンケラドゥスの地下海にある塩ほど多くはありません。 ブッフォ博士のプロジェクトでは、炭酸ナトリウム (Na2CO3)、硫酸ナトリウム (Na2SO4)、硫酸マグネシウム (MgSO4) を含む湖を研究する予定で、これらはこれらの異質な海洋の組成をよりよく反映しています。

「塩水が豊富な惑星アナログ環境のマルチスケール特性評価」と呼ばれるこのプロジェクトでは、宇宙船からドローン、対面サンプリングに至るまで、さまざまなスケールと距離で収集された多種多様なデータを使用して、カナダのブリティッシュコロンビア州にあるいくつかの超塩分湖を研究する予定です。 これにより、チームは、これらのエキゾチックな惑星の場所の類似点について学ぶだけでなく、リモートセンシングデータ（遠くから取得したデータ）を使用して、より詳細に研究するのに最も興味深い場所を選択する効率的な方法についても学ぶことができます。クローズアップ。 これは、惑星探査で通常行われる、軌道データから地表の着陸機や探査車に至るまでの作業に似ています。

1年目は、ブリティッシュ・コロンビア州のカリブー高原にある5つの異なる湖系の氷・塩水・堆積物系のマルチスケール（物理的、スペクトル的、熱的、電磁気的、生物地球化学的）プロファイルを作成するための現地調査を実施する。 2 年目では、学んだことを利用してさらに 2 つの未踏の湖で何が見つかるかを予測し、模擬惑星ミッションを実行してその方法論と科学を評価します。 チームは、他の科学者や一般の人々がアクセスできるデータからデータベースを作成する予定です。

このチームは、リモート センシング、地球化学、宇宙生物学、惑星アナログ システム、生物地球化学、地球生物学、惑星科学、地球物理学の専門分野など、非常に多様です。 ダートマス大学の主任研究者であるジェイコブ・バッフォ博士に加え、さまざまな機関の多くの共同研究者が参加し、それぞれが独自の専門知識を持ち込んでプロジェクトにツールを提供しています。ジョージタウン大学のアレクサンドラ・ポンテフラクト博士。 ノースウェスタン大学のマグダレナ・オズバーン教授と大学院生のフロイド・ニコルズ。 イリノイ州地質調査所およびノー​​スウェスタン大学のミッチェル・バークレージ博士。 アリゾナ州立大学の大学院生エマ・ブラウン。 ジョージア工科大学の大学院生エミー・B・ヒューズ氏。

STEP 助成プログラムの開発と実施に対する多大なご支援をいただいた Halıcıoğlu Family Foundation に感謝いたします。 また、クラウドファンディングという言葉が生まれるずっと前から、私たちの科学技術プロジェクトにクラウドファンディングをしてくれているメンバー全員に感謝します。 提案の検討プロセスに参加していただいた取締役会のメンバーに感謝します。 そして提案してくれた皆さんに感謝します。 今回のラウンドで私たちが資金を提供できたものよりも、はるかに価値のある提案がありました。

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