Hình ảnh minh họa ý tưởng về một cơ sở ươm giống cây trồng trên Sao Hỏa. Ảnh: Getty.

Bất cứ ai từng nghĩ đến việc sinh sống trên Sao Hỏa đều hiểu rõ một vấn đề quan trọng: không có đất trồng trọt. Nhưng giờ đây, một nghiên cứu mới từ Đức đang mở ra viễn cảnh hoàn toàn khác – nơi con người có thể trồng thực phẩm ngay trên hành tinh đỏ, chỉ bằng bụi, khí CO₂ và vi sinh vật.

Hãy tưởng tượng bạn đặt chân lên Sao Hỏa và có thể tự trồng bữa trưa của mình – không cần mang theo nguồn cung từ Trái Đất. Ý tưởng này từng bị coi là khoa học viễn tưởng, chủ yếu vì Sao Hỏa thiếu một yếu tố then chốt: đất màu mỡ. Bề mặt đầy bụi của hành tinh này chứa khoáng chất, nhưng lại không có các chất hữu cơ cần thiết cho sự phát triển của cây trồng.

Giờ đây, các nhà khoa học tại Đức đã tìm ra một giải pháp đầy sáng tạo: biến bụi giống Sao Hỏa và vi sinh vật bền bỉ thành một hệ thống phân bón có thể nuôi sống cây trồng. Đây là một bước tiến nhỏ nhưng mang ý nghĩa lớn trong hành trình biến các sứ mệnh Sao Hỏa trở nên tự chủ.

Các nhà nghiên cứu cho biết phát hiện của họ “thúc đẩy việc phát triển sản xuất phân bón tại chỗ cho canh tác bền vững trên Sao Hỏa”.

Trọng tâm của hệ thống này là vi khuẩn lam (cyanobacteria), thường được gọi là tảo lam. Những sinh vật siêu nhỏ này có khả năng sống sót trong môi trường khắc nghiệt. Quan trọng hơn, chúng có thể sử dụng khí CO₂ – vốn rất dồi dào trong khí quyển Sao Hỏa – để phát triển, đồng thời tạo ra oxy và chiết xuất dưỡng chất từ bụi giàu khoáng chất.

Để kiểm chứng ý tưởng, các nhà khoa học đã mô phỏng điều kiện Sao Hỏa bằng một loại vật liệu gọi là MGS-1, có thành phần tương tự đất Sao Hỏa. Họ nuôi cấy vi khuẩn lam trong môi trường này cùng với CO₂, cho phép chúng tạo ra sinh khối chỉ từ những nguồn tài nguyên có thể tồn tại trên Sao Hỏa.

Khi đã tạo đủ sinh khối, thách thức tiếp theo là biến chúng thành nguồn dinh dưỡng cho cây trồng. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng quá trình lên men yếm khí – nơi vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ trong môi trường không có oxy, giải phóng các chất dinh dưỡng.

Quá trình này được tối ưu hóa cẩn thận: làm nóng sinh khối giúp tăng tốc độ phân hủy, và duy trì nhiệt độ khoảng 35°C cho kết quả tốt nhất. Các nhà khoa học cũng cân bằng lượng sinh khối và ammonium để đảm bảo phân bón tạo ra đủ dinh dưỡng cho cây.

Loại phân bón này sau đó được thử nghiệm trên bèo tấm (Lemna), một loại cây thủy sinh phát triển nhanh, giàu protein và đã được sử dụng làm thực phẩm ở nhiều nơi trên thế giới. Kết quả rất ấn tượng: chỉ 1 gram vi khuẩn lam khô có thể tạo ra đủ dinh dưỡng để trồng được 27 gram sinh khối thực vật ăn được.

Không chỉ dừng lại ở thực phẩm, quá trình lên men còn tạo ra methane – một loại khí giàu năng lượng có thể dùng làm nhiên liệu, giúp hệ thống này trở nên đa chức năng.

Nghiên cứu này mở ra viễn cảnh về các hệ sinh thái khép kín trên Sao Hỏa, nơi con người có thể tự sản xuất thực phẩm, oxy và năng lượng mà không cần phụ thuộc vào Trái Đất.

Nhà nghiên cứu chính Tiago Ramalho cho biết có thể hình dung một khu vườn trên Sao Hỏa hoạt động hoàn toàn dựa vào tài nguyên tại chỗ – không cần mang theo đất, phân bón hay nước. Đây là yếu tố then chốt để xây dựng các khu định cư bền vững trong tương lai.

Tuy nhiên, nghiên cứu vẫn chưa hoàn tất. Các thí nghiệm hiện mới được thực hiện trong điều kiện kiểm soát trên Trái Đất, chưa tính đến những thách thức thực tế trên Sao Hỏa như bức xạ, trọng lực thấp hay nhiệt độ khắc nghiệt.

Trong bước tiếp theo, các nhà khoa học sẽ tích hợp hệ thống này với các công nghệ hỗ trợ sự sống khác, tiến gần hơn đến một môi trường sống hoàn toàn tự chủ. Nếu thành công, công nghệ này không chỉ phục vụ không gian mà còn có thể áp dụng trên Trái Đất – đặc biệt tại những khu vực có đất đai kém chất lượng.