בסרט "להציל את מארק ווטני" מגלם מאט דיימון אסטרונאוט שננטש לבדו בכוכב הלכת מאדים, ושורד בזכות כישוריו כמהנדס ובוטנאי, שמאפשרים לו לייצר לעצמו מים ולגדל תפוחי אדמה כמזון בתנאים לא-תנאים. אז נכון שמדובר בסרט מדע בידיוני, ונכון שרגל אדם מעולם לא דרכה עדיין על אדמת מאדים, אך הרעיון של גידול תפוחי אדמה בתנאים קיצוניים הוא דווקא ממש לא בדיוני.
ואכן, בימים אלה התסריט ההוליוודי מתרחש במציאות של אנטרקטיקה. מאדים ואנטרקטיקה הם כמובן שני מקומות שונים מאוד זה מזה, אבל בשניהם יש תנאי סביבה קיצוניים וקשים, שעוינת מאוד לבני האדם. שוררות בהן טמפרטורות ממוצעות וקפואות דומות (מינוס 60 מעלות במאדים ומינוס 20 עד 45 מעלות בפנים יבשת אנטרקטיקה) ושניהם מבודדים ומרוחקים מכל מקום יישוב אנושי. וכמו בסרט, גם באנטרטיקה ישנם צוותי חוקרים שיושבים בתחנות מחקר מבודדות, ומבצעים ניסויים ומחקרים שונים ומשונים.
המדבר הגדול בעולם
יבשת אנטרקטיקה היא המקום הקר ביותר בעולם, עם טמפרטורה ממוצעת של כ-50 מעלות צלזיוס מתחת לאפס בסמוך לקוטב הדרומי, ולכן אין בה תושבי קבע. עם זאת, ברחבי היבשת יש תחנות מחקר, שרובן מאוישות רק בקיץ. למעשה, באנטרטיקה יש רק שתי עונות: חורף וקיץ. בקיץ (נובמבר-מרץ) השמש אינה שוקעת ואילו בחורף (אפריל-אוקטובר) היא שרויה בעלטה.
אנטרקטיקה היא גם למעשה המדבר הגדול בעולם, כיוון שכמות המשקעים הממוצעת בה נמוכה מ-200 מילימטר לשנה. השילוב בין טמפרטורות נמוכות מאוד, קרקע דלה במינרלים, מחסור בלחות ובאור שמש אינו מאפשר התפתחות של צמחים.
המדענים שמגיעים לאנטרקטיקה נאלצים לבלות חודשים רבים ללא אספקה של פירות וירקות טריים. החורפים הבלתי פוסקים שם אינם מאפשרים גידול מזון שם ולכן אספקה טרייה נשלחת לשם ממרחק רב מעבר לים, כמה פעמים בשנה. הדרך היחידה להעביר מזון לתחנת המחקר היא באמצעות מטוס או ספינה. וגם כך רוב המזון שמגיע הוא מיובש או קפוא. אולם נראה שלמזלם של החוקרים ביבשת הקפואה כל זה עומד להשתנות.
לגדל ירקות באוויר
מהנדסים במרכז הגרמני לחקר החלל פיתחו חממת היי-טק בשם Eden-ISS, שבה ניתן לגדל מגוון של צמחי מאכל, אפילו כשהטמפרטורות בחוץ עומדות על 70 מעלות צלזיוס מתחת לאפס. ביולי 2017 הם הצליחו לגדל בחממה את המלפפון הראשון, שמשקלו היה 96 גרם ואורכו 14 סנטימטר. אחרי ההצלחה הזאת נשלחה החממה החדשה ליעדה בתחנת המחקר Neumayer III שבאנטרקטיקה, שם יגדלו החוקרים 50-30 מינים שונים של צמחים כגון חסה, עגבניות, פלפלים, מלפפונים, צנוניות, תותים, וסוגים שונים של עשבי תיבול, שיגוונו את התזונה של צוות התחנה.
כדי לגבור על התנאים העויינים השוררים באנטרטיקה, הוחלט לגדל את הגידולים בחממה בשיטת האירופוניקה, המאפשרת לגדל צמחים ללא מצע, כששורשיהם באוויר. הצמחים למעשה גדלים על מגשים תלויים, כשמערכת השורשים שלהם חשופה ישירות לאוויר, ללא קרקע מתחתם. על ידי שימוש במערכת מתזים, הצמחים מקבלים מדי כמה דקות רסס עשיר בתערובת מינרלים וחומרי דישון החיוניים להתפתחותם, שבאופן טבעי מקורם בקרקע, ישירות על השורשים.
42 מנורות לד שמפיצות אור באורכי גל אדום וכחול, המעניקות לחממה מעין זוהר סגלגל, מהוות את מקור האור לצמחים בחממה. אור באורכי הגל הללו מתאים בצורה אופטימלית לדרוש לצמחים בתהליך הפוטוסינתזה, שבו הצמח משתמש באנרגיית האור כדי להפוך פחמן דו חמצני לסוכרים – אבות הבניין של הצמח לצמיחה וגדילה תוך ייצור חמצן. כמו כן, כדי להבטיח שתהליך הפוטוסינתזה בצמחים יהיה אופטימלי, פועלת מערכת המעשירה את האוויר בתוך החממה בפחמן דו חמצני נוסף.
אחת הבעיות העיקריות בחקלאות באנטרקטיקה היא כמובן ההתמודדות עם מזג האוויר הקיצוני. כדי להבטיח שהטמפרטורה בתוך החממה תהיה תמיד אופטימלית לגידול צמחים, בניגוד לטמפרטורות השוררות בחוץ, לחממה החדשה יש מערכת בקרת אקלים, שמבטיחה כי הטמפרטורה ששוררת בפנים תמיד תהיה בטווח שבין 25-20 מעלות צלזיוס. טווח זה הוא אידאלי לתמיכה בתהליכים הפיזיולוגיים של הצמח.
מהקרח אל העיר והחלל
חממת ה-Eden-ISS, אינה דומה לאף חממה אחרת שנמצאת בשימוש כיום. הסיבה העיקרית לכך היא שהיא מבוססת על מערכת סגורה, שבה כל המשאבים הדרושים לגידול צמחים מגיעים מתוך המערכת עצמה, כולל מים, חמצן, אור, פחמן דו-חמצני ומינרלים. מכיוון שהחממה היא מערכת סגורה, קיימת חשיבות מרובה למיחזור המים בתוך המערכת. לשם כך, רמת הלחות בתוך החממה מבוקרת ומנוטרת כל הזמן. אדי המים באוויר שבתוך החממה, עוברים תהליך עיבוי שבו המים הופכים בחזרה מגז לנוזל, וכך מתאפשר שימוש חוזר במים, שכאמור כמותם במערכת מוגבלת.
ה-Eden-ISS לא פותחה רק בכדי לשפר את תזונתם של צוותי המחקר היושבים באנטרקטיקה, אלא היא נועדה לייצור טכנולוגיה שתאפשר גידול פירות וירקות טריים מחוץ לגבולות כדור הארץ. החוקרים מקווים שבמידה ואכן ניתן יהיה לגדל פירות וירקות בחממה זו, אפילו כאשר מחוץ לה 70 מעלות צלסיוס מתחת לאפס, אפשר יהיה להשתמש בה כדי לסייע לאסטרונאוטים לגדל מזון בחלל.
מובן שהחוקרים אינם שוכחים גם את כדור הארץ ויושביו. הידע שייאסף במהלך המשימה באנטרקטיקה יסייע לשפר את יעילות השימוש במשאבים במערכות חקלאיות מבוקרות, את הטכנולוגיות לשיפור איכות ובטיחות המזון ואת תנאי הגידול של צמחי מאכל בחוות אנכיות בתוך מבנים בערים – מה שמכונה חוות עירוניות. וכך, המזון שיאכיל את חוקרי התחנות המבודדות בקצה הדרומי של העולם יוכל בסופו של דבר להועיל גם לנו.
