حضرت مؤخرا محاضرة علمية من تنظيم “المنتدى العلمي للتصنيف والوراثة”، والذي يقوم عليه مجموعة متميزة من أساتذة الجامعات المصرية، ويعقد محاضرات دورية متخصصة في العلوم الحديثة الخاصة بالوراثة وتصنيف النبات، وما يرتبط بهم مع علوم بازغة، والذي يستقبل إضافات علمية مميزة بما يستضيفه من أهم العلماء المصريين والعرب، وما يناقشه من موضوعات علمية جديدة.
نجح المنتدى في جذب طائفة كبيرة من أكثر علماء الوطن العربي تميزا، وأمتد نشاطه ومحاضراته الأسبوعية للموسم الخامس على التوالي، ويشهد حاليا سلسلة لقاءات علمية أسبوعية في مجال التصنيف والوراثة والتنوع البيولوجي والعلوم الداعمة لها.
كما أنني كتبت عدة مقالات حول هذا الأمر، وبصفة خاصة عن بحوث البيولوجيا الفضائية، والبحوث الخاصة بنباتات المستقبل والزراعة الفضائية.
وحسب متابعتي المستمرة لسنوات طويلة، فتوجد حاليا مؤشرات عديدة تم رصدها تشير إلى إمكانية وجود الحياة على العديد من الكواكب. وفي حقيقة الأمر، فهناك سباق عالمي محموم لاستكشاف الفضاء، وهناك برامج فضائية طويلة المدي لاستيطان الفضاء، والأمر خرج عن كونه خيالا علميا.
ومن المعروف أن وكالة «ناسا» استغرقت 50 عامًا في إجراء الأبحاث الخاصة باستيطان مجموعة من البشر فوق سطح القمر بأكبر قدر ممكن، حيث إن الاستيطان يحتاج لإمكانيات كبرى سواء من الناحية المادية أو حجم الصاروخ والتكنولوجيا المصاحبة له، فضلًا عن الظروف المعيشية التي يجب التخطيط لها بشكل عميق للحفاظ على حياة رواد الفضاء.
وأعتقد أن العوامل التي قد تدفع الإنسان إلى التفكير بإنشاء مجتمعات وقواعد بشرية على كواكب أخرى، ستتفوق مستقبلاً على المخاطر المحتملة، وتشجع على إيجاد حلول للعيش في الفضاء مستقبلاً، وتتخطى التحديات الكبيرة، وتحلّق بالطموحات البشرية بالتوسع والسفر إلى الفضاء وإيجاد مكان أفضل للعيش والحياة والازدهار.
الاستكشاف والاستثمار في قطاع الفضاء
حاليا، يتجه العالم نحو استكشاف الفضاء والاستثمار في قطاع الفضاء، وتقليل تكلفة التنقل فيه، واستغلال الموارد في العيش في الفضاء، وتسريع وتيرة النمو في هذا المجال من خلال تعزيز الاستثمارات الحكومية والشركات الخاصة في العقود القادمة؛ وستبلغ قيمة الاستثمارات في قطاع الفضاء بحلول عام 2040 نحو 20 ترليون دولار، نتيجة لعوامل تهدد البشرية، مثل الحروب، وتفشي الأمراض والأوبئة، والكوارث المناخية، وهو ما يحتم علينا التفكير بإيجاد أماكن أخرى للعيش، والتفكير في الفضاء كخيار بديل للوجود البشري.
ومن المتوقع أنه على المدى القريب سيكون هناك وكالات فضاء متعددة مثل وكالة ناسا، لتقديم الخدمات للجهات الحكومية والأفراد للسفر إلى الفضاء، والتعريف بآليات العيش في مجتمعات فضائية في كواكب أخرى مثل القمر.
وبالطبع فإن ما نحتاجه لنبقى على قيد الحياة هو الغذاء، والماء، والطاقة، في ظل بيئة آمنة ومستقرة، ليكون المكان مؤهلاً للعيش والحياة، وعلينا إيجاد هذه العوامل في الفضاء، وفي حال عدم توفرها علينا البقاء على الأرض، وعدم المجازفة، حيث إننا وحتى الآن ومن خلال مهامنا إلى الفضاء، لم نكتشف أي مكان يمكننا العيش به، ولا توجد آية موارد آمنة على سطح القمر أو المريخ، وهذا يدل على أن بناء قواعد مأهولة في الفضاء يحتم علينا إرسال مجموعة من العناصر إلى هناك، وبهذا تعتبر فرصتنا ضئيلة جداً.
ولكن من المؤكد أن البشرية ستتمكن خلال العقود القادمة من الإجابة على بعض التساؤلات حول إمكانية الحياة على كوكب آخر، لأن الفضول يقود إلى الاكتشاف، وأن الاكتشاف دافع رئيسي للمعرفة، وبهذا سنتمكن خلال العقود القادمة من الإجابة على بعض التساؤلات حول إمكانية الحياة على كوكب آخر غير كوكب الأرض، وعلينا في البداية دراسة وتحديد الضوابط للعيش في الفضاء، لحمايته وحماية أنفسنا من التحديات والمخاطر التي قد تؤثر على حياتنا في كوكب الأرض، وفي حال أخذنا قراراً مصيرياً حول العيش على كوكب آخر يجب أن يتم ذلك بشكل مستدام وآمن، وذلك عبر الاستكشاف الآمن للفضاء.
استزراع الفضاء
كلما توغّل البشر في الفضاء، زادت الحاجة للحصول على نباتات من كوكب الأرض، واليوم تبحث وكالة “ناسا (NASA) “عن سبل لتوفير المغذيات الكافية لرواد الفضاء في المهمات الفضائية الطويلة الأمد من خلال زراعة الفاكهة والخضراوات الطازجة في محطة الفضاء الدولية، بيد أن زراعة النباتات في بيئة مغلقة تنعدم فيها الجاذبية ولا يبلغها ضوء الشمس ليست بالأمر الهيّن.
وفي الوقت الحالي، يعتمد رواد الفضاء على متن محطة الفضاء الدولية على الوجبات المعبّأة والمجففة بالتجميد لتلبية احتياجاتهم الغذائية. ولكن الوجبات المعبأة قد تفقد محتواها من الفيتامينات عند تخزينها لمدة طويلة، وهذا يمثل تحدّيا لرواد الفضاء الذين يمضون شهورا أو سنوات في مهمات لسبر أغوار الفضاء.
واليوم، وبعد أكثر من نصف قرن من قيام نيل أرمسترونغ بخطوة صغيرة على سطح القمر، تضع كل الوكالات الحكومية ورجال الأعمال خططا أكثر واقعية للعودة إلى القمر، وحتى للسفر إلى المريخ. لكن إذا كنا نخطط لإقامة مستعمرات، فيتعين علينا معرفة كيفية إطعام أنفسنا هناك، فهل ستنمو محاصيل الأرض في الفضاء؟ وإذا كان الأمر كذلك، فهل سيكون مذاقها مختلفا؟
نحن لسنا ملائمين للغلاف الجوي الأكثر رقة والجاذبية المنخفضة للمريخ أو القمر، ومن دون الغلاف الجوي للأرض لحمايتنا، فإن الأشعة الكونية تدمر بنية خلايانا، بما في ذلك حمضنا النووي. لكن يبدو أن النباتات أكثر صلابة من البشر عندما يتعلق الأمر بالتكيف مع قسوة العوالم الغريبة.
بدء العلماء إرسال الطحالب إلى الفضاء في الخمسينيات. ومنذ عام 2015، تمكن رواد الفضاء الأميركيون على متن المحطة الفضائية الدولية من الاستمتاع بورقة خس عجيبة مزروعة في الفضاء، ومن المعلوم أن أول زهرة تفتحت في الفضاء كانت على متن محطة الفضاء السوفياتية “ساليوت 7” في عام 1982، وبعد مرور 30 عاما -أي في عام 2012- استطاع رائد الفضاء الأميركي دونالد بيتيت أن يجري تجربة ناجحة لزراعة زهور عباد الشمس.
بدأت محاولات الزراعة على متن محطة الفضاء الدولية مع بداية المهمة الفضائية في أبريل/نيسان 2014، ونجح بالفعل رواد فضاء تلك المهمة في إنتاج الخس الطازج على الرغم من صعوبة الظروف لإتمام عملية الزراعة، وذلك في إطار مشروع أوسع لوكالة “ناسا” بعنوان “فيجي” (VIGGIE) يهدف إلى إنتاج الأغذية لرواد الفضاء، لتزويدهم بالغذاء والأكسجين في رحلاتهم المستقبلية، وقد أدى هذا النجاح إلى تكثيف العلماء لتجاربهم لإنتاج الأغذية تحسبا للمهمات المأهولة الطويلة الأمد على المريخ.
ونظام “فيجي” عبارة عن وحدة في حجم حقيبة الأمتعة تحوي عادة 6 أنواع مختلفة من النباتات. وتُثبّت البذور على أعواد صغيرة، وتوضع داخل أكياس تسمى الوسائد، وتتضمن كل وسادة وسطا لنمو النباتات من الطين المكلس والسماد. وتتضمن الوحدات مصابيح ذات صمام ثنائي باعث للضوء “ليد” تنتج ضوء ملونا يناسب نمو النباتات.
وقد ساهمت جامعة فاخيننغن الهولندية الرائدة عالميا في مجال الزراعة الداخلية، عبر جهود الباحثة إستر مينين، في تصميم أفضل “وصفة ضوئية” لمشروع “إيدن آي إس إس (EDEN ISS) “وهو المشروع الذي يهدف إلى تطوير إنتاج غذائي آمن لمحطة الفضاء الدولية (ISS) وللمركبات البشرية لاستكشاف الفضاء في المستقبل والبؤر الاستيطانية الكوكبية. وهذا المشروع هو النموذج الأوروبي لاستزراع الفضاء، والذي قدم الأعشاب والخضروات الطازجة لطاقم محطة “نيوماير” في القطب الجنوبي طوال فصل الشتاء القطبي الماضي.
تزرع النبتات في الفضاء بطريقة الزراعة المائية، دون تربة، في محلول من المياه والمغذيات. ويتطلب هذا النظام كمية أقل بكثير من المياه والأسمدة، وتنبت المزروعات بوتيرة أسرع بثلاث مرات مما هي الحال في التربة. وتزرع نباتات مثل الفجل والكرفس والطماطم بهذه الطريقة، لكن في العادة فإن النباتات تحب التربة، وقد توفر التربة السطحية على سطح المريخ بعض الماء.
فهل يمكننا زراعة المحاصيل مباشرة في تراب المريخ أو القمر؟ كما تبين من قبل، فعلى الرغم من أن رواد فضاء رحلة أبولو جلبوا ما يقرب من ألف رطل من الغبار الصخري من سطح القمر، فلم يستخدمه أحد في ناسا لزراعة النباتات. كما أن المواد القمرية المتبقية ثمينة جدا، ويصعب على ناسا توزيعها، ونحن لا نملك تربة من المريخ.
وقبل بضع سنوات، قرر ويجر واملينك -زميل مينين- محاولة زراعة النباتات باستخدام محاكيات لتربة المريخ والقمرية. وإذا أتيحت لك زيارة تجربته، فمن الممكن التعرف على بعض التحديات التي تواجه زراعة النباتات في الفضاء وحتى خارج المجموعة الشمسية، وتذوق نتائجها. وسواء كان بمقدورنا الوصول إلى هناك أم لا، فقد تبين أن اكتشاف كيفية زراعة النباتات في الفضاء يعلمنا الكثير عن كيفية تحسين طرائق وآليات الزراعة هنا على الأرض.
نباتات فضائية
نجحت ناسا في زراعة طائفة متنوعة من النباتات باستخدام نظام إنتاج الخضراوات، مثل الخس والكرنب والخردل والكيل الأحمر الروسي وأزهار الزينيا. وحتى الآن أثبتت نتائج الفحوص أن العينات التي زرعت في محطة الفضاء الدولية خالية من الملوثات، مثل الميكروبات والبكتيريا المضرّة، وأنها آمنة للاستهلاك البشري.
ويجري العلماء في “مركز كينيدي للفضاء” في فلوريدا التابع لوكالة ناسا أبحاثا لزراعة المحاصيل الغنية بمضادات الأكسدة، مثل التوت وبعض أنواع الحبوب، في الفضاء لمنح رواد الفضاء على متن المحطة الحماية اللازمة من الإشعاعات الفضائية. ومن المؤكد أن توفير الغذاء الصالح الطازج لرواد الفضاء سيكون عنصرا حاسما في المستقبل، وسيساعد على استكشاف واستيطان عوالم بعيدة مجهولة. ولهذا فإن تطوير الابتكارات في زراعة المواد الغذائية في أنظمة التحكم ذات الدائرة المغلقة، سيصبح جزءا لا يتجزأ من المهام الفضائية المستقبلية.
ويجري الباحثون دراسات على تعديل النباتات وراثيا لتقليل محتواها من الليغنين في الفضاء حتى تتحمل انعدام الجاذبية، وربما تكتسب النباتات التي تنمو في الفضاء فوائد إضافية، منها تعزيز امتصاص المغذيات منها وتسهيل تحلل النفايات النباتية عند تحويلها إلى سماد. ويجري الفريق أيضا أبحاثا عن تأثير نوعية الضوء في غلة المحاصيل وقيمتها الغذائية ومذاقها سواء على الأرض وفي الفضاء.
أنتجت تربية المحاصيل خارج الأرض على وجه التحديد أكثر من 200 نوع من أنواع النباتات والفاكهة الفضائية، بما في ذلك الأرز، وفقًا لمؤسسة علوم وتكنولوجيا الفضاء الصينية.
وأكد ديلان إي تايلور، رئيس مجلس الإدارة والرئيس التنفيذي لشركة فوييجر سبيس، أن البذور الجديدة تعد فرصة هائلة أخرى للابتكار التكنولوجي الزراعي في الفضاء، وتعمل ناسا بالفعل على تصميم بذور يتم نقلها على متن محطة الفضاء لتزدهر بشكل أفضل في تلك البيئة، باستخدام فيلم البذور – وهو بوليمر قابل للذوبان في الماء مضمن في البذور – يمكن تخزين بذور متعددة ومعالجتها والتحكم فيها في وقت واحد، ويمكن إضافة العناصر الغذائية إلى محلول غشاء البذور لتحفيز النمو.
لن توفر هذه الوحدات لرواد الفضاء الخضراوات والفاكهة الطازجة التي يحتاجون إليها بشدة في المهمات الفضائية الطويلة الأمد فحسب، بل ستسهم أيضا في تحسين صحتهم النفسية؛ فالاعتناء بالنباتات الخضراء وتناول ثمارها الطازجة قد يترك في النفس أثرا إيجابيا ويهوّن البقاء في هذه البيئة المغلقة القاسية والمفعمة بالضغوط.
من ناحية أخري، ساهم التقدم التكنولوجي في مجال التكنولوجيا الزراعية في الفضاء، بتطوير العديد من التطبيقات والتكنولوجيات التي ستمكّن البشر على الأرض من تحسين الممارسات الزراعية والتغلب على مشكلات التغيرات المناخية الحالية والمستقبلية. وبالفعل فإن عائد التكنولوجيا الزراعية الفضائية على الاستثمار في الاقتصاد الأمريكي يزيد على ثلاثة أضعاف ميزانية ناسا السنوية بفضل الاختراقات والاستخدامات والتكنولوجيات الفضائية.
تصدير المعرفة التقنية
ساعد الهبوط الأول على سطح القمر أيضًا في وضع معايير تؤثر على كيفية إنتاج طعامنا والحفاظ عليه آمنًا اليوم، وتم إنشاء هذا النظام لأغذية رواد الفضاء في الأيام الأولى من برنامج “أبولو”، مع ثلاثة مبادئ توجيهية: إجراء تحليل للمخاطر، وتحديد النقاط الحرجة وتحديد كيفية منع المخاطر والسيطرة عليها أو القضاء عليها، ومراقبة تلك النقاط بقياسات متكررة.
هذا التصدير للمعرفة التقنية والأجهزة التي تم تطويرها من خلال حلول الفضاء، أو “نقل التكنولوجيا”، لديه القدرة على تحفيز تغييرات جذرية في الممارسات الزراعية الحالية مع استمرار تضاؤل موارد كوكبنا، وحفظ الأنواع النباتية من الانقراض، ولازال هناك حاجة للاستمرار في استكشاف أدوات جديدة للسماح للكائنات الحية بمواكبة تغيرات المناخ والتخفيف من آثار ه، وتزايد عدد سكاننا.
وتتطلب الزراعة العالمية ابتكارات بيولوجية وتقنية جديدة جذرية لزيادة قدرة القطاع على التكيف وتقليل خسائر المحاصيل للحفاظ على الربحية في سوق تنافسية بشكل متزايد.
ولا يمكن إغفال تأثير الفضاء على الزراعة على الأرض، وقد ابتكر الدكتور ديكسون ديسبومييه، أستاذ علوم الصحة البيئية في جامعة كولومبيا، وطلابه مزرعة عمودية، “مبنى متعدد الطوابق ينمو فيه طبقات من المحاصيل في كل الأرض”، يعتمد على عناصر التحكم في المناخ، ومصابيح “الليد” التي طورتها وكالة ناسا والتي غيرت قواعد اللعبة للزراعة العمودية الأرضية، حيث تمت برمجتها بسهولة لتقديم أطوال موجية محددة ومفضلة لكل محصول وتوفير ظروف نمو أساسية، وحاليا، تعد الزراعة العمودية الآن واحدة من أسرع القطاعات نموًا في الزراعة.
وأطلقت وكالة ناسا جهازًا جديدًا لدعم الحياة، وهو نظام التحكم البيئي ودعم الحياة. تتيح هذه التقنية لعدد أكبر من أفراد الطاقم العيش على متن المحطة الفضائية لفترة أطول، مع الحاجة إلى توفير موارد أقل، يشتمل الجهاز على نظامين – نظام تنشيط الهواء ونظام استعادة المياه – يزيلان الملوثات.
يعتبر نظام استعادة المياه قويًا بشكل خاص، حيث يبلغ معدل الاسترداد 93.5٪، هذه القدرة التي أثبتت جدواها على إعادة تدوير مياه الصرف الصحي لديها إمكانات مذهلة لإحداث تأثير على الأرض، خاصة في الأماكن البعيدة مع قلة الوصول إلى المياه العذبة.
قائمة الابتكارات والتقنيات الفضائية التي لها تطبيقات أرضية واسعة النطاق وستستمر في النمو مع زيادة الموارد والفرص للبحث، ويهدف العلماء لتأمين مستقبل غذاء ميسور التكلفة ينمو بشكل مستدام للبشرية، في أي مكان في الكون، ومن المؤكد أن الفضاء سيلعب دورًا محوريًا في تقريبنا من تحقيق هذا الحلم.
Autore Redazione Arabia Felix
Arabia Felix raccoglie le notizie di rilievo e di carattere politico e istituzionale e di sicurezza provenienti dal mondo arabo e dal Medio Oriente in generale, partendo dal Marocco arrivando ai Paesi del Golfo, con particolare riferimento alla regione della penisola arabica, che una volta veniva chiamata dai romani Arabia Felix e che oggi, invece, è teatro di guerra. La fonte delle notizie sono i media locali in lingua araba per dire quello che i media italiani non dicono.