在太空探索的未來中，登陸火星後能夠自行種植食物，這個想法聽起來像是科幻小說中的情節。火星的表面缺乏肥沃的土壤，這使得植物無法生長，因為雖然它的灰塵中含有礦物質，但缺乏植物所需的有機營養。然而，德國的研究人員發現了一種巧妙的解決方案，他們利用類似火星的灰塵和耐寒微生物，創建了一個能夠生產可食用植物的肥料系統。這個小而強大的步驟，朝著實現火星任務自給自足邁進。
研究人員在其研究中指出：「我們的發現推進了火星上可持續農業的原位肥料生產的發展。」該系統的核心是藍藻，這種微小的生物能夠在極端環境中生存。更重要的是，它們可以利用火星大氣中的二氧化碳進行生長，同時產生氧氣並從富含礦物質的灰塵中提取營養。
為了展示這一想法的可行性，研究人員使用一種稱為 MGS-1 的模擬火星土壤的材料，重建火星的條件。他們利用這種人工灰塵和二氧化碳培養藍藻，讓微生物僅用在火星可能存在的資源來增長生物質。隨著藍藻的增長，下一個挑戰是將其轉化為植物可以利用的形式。團隊通過厭氧發酵實現了這一點，這一過程中微生物在無氧的情況下分解有機物，釋放系統中的營養。
他們仔細調整這一步驟，事先加熱生物質以促進分解，加上將系統維持在約 35°C 的條件下，取得了最佳效果。研究人員還計算了藍藻生物質與氨的產量之間的正確平衡，確保最終產品中有足夠的這一關鍵營養成分供植物生長。最終得到的肥料在水蕹（Lemna sp.）上進行了測試，這種快速生長的水生植物富含蛋白質，已在世界某些地區食用。
結果令人印象深刻：僅用 1 克乾燥的藍藻，就能產生足夠的營養來生長 27 克新鮮可食用的植物質量。研究作者補充道：「儘管面臨挑戰，這種消化物使水蕹的生物質產量達到每克藍藻乾質 27 克的濕質量，顯示其作為水耕肥料的潛力。」此外，發酵過程中產生的甲烷是一種富含能源的氣體，可以被捕獲並用作燃料，為這個系統增加了另一層用途。
這項研究指向了一個未來，宇航員可以更少依賴地球。通過結合微生物、本地灰塵和簡單的生物過程，可能實現創建閉環系統，在火星上生產食物、氧氣甚至能源。可以想像在火星上有一個完全依賴當地資源運行的菜園，而無需攜帶土壤、肥料或水。這種自給自足對於未來火星定居點的可持續性至關重要。
然而，這項工作尚未完成。這些實驗是在受控的地球條件下進行的，並不反映火星的嚴酷現實，在那裡輻射、低重力和極端溫度都可能影響系統。接下來，研究人員計劃測試並將這一系統與其他生命支持技術整合，邁向一個完全自給自足的棲息地。如果成功，這種方法也可以應用於地球上的可持續農業，尤其是在土壤質量較差的地區。該研究已發表在《化學工程期刊》上。
