「火星で最初に育てるべき植物」とは何なのか？

マット・デイモン主演の映画「オデッセイ」では、火星に一人ぼっちで取り残された植物学者の主人公が生き延びるためにジャガイモを栽培するシーンがありますが、実際に火星の土壌で植物を栽培するのは至難の業です。そこで、アメリカ・アイオワ州立大学の研究者らが、「取り残されたなどの緊急時ではない場合、火星で最初に育てるべき植物は何か？」を調べた研究結果を発表しています。

Farming on Mars: Treatment of basaltic regolith soil and briny water simulants sustains plant growth | PLOS ONE
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0272209

This Is The First Plant We Should Grow on Mars, New Study Finds : ScienceAlert
https://www.sciencealert.com/this-is-the-first-plant-we-should-grow-on-mars-new-study-finds

ジャガイモは地球上のさまざまな気候に適応し、栽培することができるため、火星で農業を始める際の有力候補としてNASAも注目しています。しかし、火星の砂やほこりには有機物や有用な微生物が欠けているだけでなく、ほとんどの植物にとって害となる塩分やミネラルも豊富なため、火星でジャガイモを栽培するのは簡単ではないとのこと。

研究チームは、「火星の土壌には栄養分が少なく、塩分も高いため、火星における食用作物の栽培に直接利用することはできません。そのため、火星での長期的なミッションのためには、火星の土壌における栄養分を増やし、塩水を脱塩する戦略を開発することが不可欠です」と述べています。

そこで研究チームが「火星で最初に栽培するのに適した植物」として挙げているのが、ムラサキウマゴヤシ(アルファルファ)と呼ばれる植物です。アルファルファは家畜の牧草やペットのエサのほか、人間が食べるサラダなどにも用いられるマメ科の植物です。研究チームは、アルファルファは火星を覆う過酷な火山性土壌でも栽培することが可能で、その他の作物などを栽培するための肥料にもなると主張しています。

研究チームはアルファルファの栽培可能性について調べるため、玄武岩を用いて火星の土壌を模擬的に再現し、実際にアルファルファなどの植物を栽培する実験を行いました。

以下の写真で、左側は「一般的な地球の庭の土壌＋淡水」で、右側は「火星を再現した土壌＋淡水」でアルファルファを栽培したもの。火星を再現した土壌ではやや生育が悪いものの、追加の肥料がなくても成長しているのがわかります。

続いて研究チームは、さまざまな植物を「火星を再現した土壌＋淡水」で栽培し、「アルファルファを粉砕した肥料」を添加した場合と添加しなかった場合で数週間後の成長を比較する実験も行いました。

以下の写真は、A・Cがアブラナ科のブラッシカ・ラパ(Brassica rapa)、Dがラディッシュ(Raphanus sativus)、Fがレタス(Lactuca sativa)であり、いずれも左側が「アルファルファ肥料無添加」で右側が「アルファルファ肥料添加」となっています。この実験では、アルファルファ肥料を添加すると植物の成長が促進されることが確かめられました。

また、火星で入手できると考えられている水は淡水ではなく塩水ですが、研究チームはシアノバクテリア(らん藻)の一種であるAgmenellum quadruplicatumを用いて塩水を脱塩し、玄武岩を利用してろ過する方法についても検討しています。以下の写真のうち、Aがバクテリアを用いて脱塩した塩水で、BとCが研究チームの考案したろ過装置です。

以下はAがブラッシカ・ラパ、Cがラディッシュを栽培した画像で、いずれの画像も左端が「淡水」、真ん中が「ろ過していない脱塩水」、右端が「ろ過した脱塩水」となっています。ブラッシカ・ラパもラディッシュも、脱塩水をろ過した方が植物の生育がよくなっているのがわかります。

なお、今回の研究では玄武岩を用いて火星の土壌を再現しましたが、これがどれほど正確に火星の土壌を再現できていたのかは不明であり、いくつかの有害な塩化物も含まれていなかったとのこと。それでも今回の研究は、科学者に「火星でアルファルファを栽培して肥料に使う」という選択肢を提示するものだといえます。研究チームは、「この研究は長期的な目的で、火星における農業のために土壌と水資源を現地処理し、人間のミッションで恒久的な居住地を維持可能であることを意味します」と述べました。