Comment plus d’un siècle d’agriculture antarctique aide les scientifiques à cultiver de la nourriture dans l’espace

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Comprendre comment nourrir les gens dans l’espace est une partie importante d’un effort plus large visant à démontrer la viabilité de l’habitation humaine à long terme dans des environnements extraterrestres. Le 12 mai 2022, une équipe de scientifiques a annoncé qu’elle avait réussi à cultiver des plantes en utilisant le sol lunaire recueilli lors des missions lunaires Apollo. Mais ce n’est pas la première fois que des scientifiques tentent de faire pousser des plantes dans des sols qui ne supportent généralement pas la vie.

je suis un historien des sciences antarctiques. Comment faire pousser des plantes et de la nourriture dans l’extrême sud de la Terre est un domaine de recherche actif depuis plus de 120 ans. Ces efforts ont aidé à mieux comprendre les nombreux défis de l’agriculture dans des environnements extrêmes et ont finalement conduit à une culture de plantes limitée, mais réussie, en Antarctique. Et surtout après les années 1960, les scientifiques ont commencé à considérer explicitement cette recherche comme un tremplin vers l’habitation humaine dans l’espace.

Cultiver des plantes en Antarctique

Les premiers efforts pour faire pousser des plantes en Antarctique étaient principalement axés sur la nutrition des explorateurs.

En 1902, le médecin et botaniste britannique Reginald Koettlitz a été la première personne à cultiver des aliments dans les sols antarctiques. Il a recueilli de la terre de McMurdo Sound et l’a utilisée pour faire pousser de la moutarde et du cresson dans des boîtes sous une lucarne à bord du navire de l’expédition. La récolte fut immédiatement bénéfique à l’expédition. Koettlitz en produisit suffisamment pour que, lors d’une épidémie de scorbut, le tout l’équipage a mangé les verts pour aider à conjurer leurs symptômes. Cette première expérience a démontré que le sol antarctique pouvait être productif et a également souligné les avantages nutritionnels des aliments frais lors des expéditions polaires.

Les premières tentatives de faire pousser des plantes directement dans les paysages antarctiques ont eu moins de succès. En 1904, le botaniste écossais Robert Rudmose-Brown a envoyé par la poste des graines de 22 plantes arctiques tolérantes au froid à la petite île glaciale de Laurie pour voir si elles pousseraient. Toutes les graines n’ont pas germé, ce que Rudmose-Brown a attribué à la fois au les conditions environnementales et l’absence d’un biologiste pour accompagner leur croissance.

Il y a eu de nombreuses autres tentatives pour introduire des plantes non indigènes dans le paysage antarctique, mais généralement ils n’ont pas survécu longtemps. Alors que le sol lui-même pouvait supporter une certaine vie végétale, l’environnement hostile n’était pas favorable à la culture des plantes.

La seule façon de cultiver avec succès des aliments dans l’environnement froid de l’Antarctique est à l’intérieur d’une serre, comme celle-ci à la station McMurdo. Eli Duke/Flickr, CC BY-SA

Techniques modernes et bienfaits émotionnels

Dans les années 1940, de nombreux pays avaient commencé à mettre en place des stations de recherche à long terme en Antarctique. Comme il était impossible de faire pousser des plantes à l’extérieur, certaines personnes vivant dans ces stations ont pris sur eux de construire des serres fournir à la fois de la nourriture et un bien-être émotionnel. Mais ils se sont vite rendu compte que le sol de l’Antarctique était de trop mauvaise qualité pour la plupart des cultures au-delà de la moutarde et du cressonet cela généralement perdu sa fertilité après un an ou deux. À partir des années 1960, les gens ont commencé à passer à la méthode hydroponique sans sol, un système dans lequel vous faites pousser des plantes avec leurs racines immergées dans de l’eau chimiquement améliorée sous une combinaison de lumière artificielle et naturelle.

Les systèmes hydroponiques font pousser des plantes sans avoir besoin de terre. Eli Duke/Flickr, CC BY-SA

En utilisant des techniques hydroponiques dans les serres, les installations de production végétale n’utilisaient pas du tout l’environnement antarctique pour faire pousser des cultures. Au lieu de cela, les gens créaient des conditions artificielles.

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En 2015, il y avait au moins 43 installations différentes en Antarctique où les chercheurs avaient cultivé des plantes à un moment ou à un autre. Bien que ces installations aient été utiles pour des expériences scientifiques, de nombreux résidents de l’Antarctique ont apprécié de pouvoir manger des légumes frais en hiver et ont considéré ces installations comme d’énormes avantages pour leur bien-être psychologique. Comme l’a dit un chercheur, ils sont “chauds, lumineux et pleins de vie verte –un environnement qui manque pendant l’hiver antarctique.”

À la station du pôle Sud Amundsen-Scott, les chercheurs mènent depuis 2004 des expériences conçues pour imiter les conditions de croissance dans l’espace. Daniel Leussler/Wikimedia Commons, CC BY-SA

L’Antarctique comme analogue de l’espace

Alors que l’occupation humaine permanente de l’Antarctique s’est développée au milieu du XXe siècle, l’humanité a également commencé sa poussée dans l’espace, et plus précisément sur la Lune. À partir des années 1960, des scientifiques travaillant pour des organisations telles que la NASA ont commencé à penser à la hostilel’Antarctique extrême et extraterrestre comme un analogique pratique pour l’exploration spatiale, où les nations pourraient tester les technologies et protocoles spatiaux, y compris la production végétale. Cet intérêt s’est poursuivi jusqu’à la fin du XXe siècle, mais ce n’est que dans les années 2000 que l’espace est devenu l’objectif principal de certaines recherches agricoles en Antarctique.

En 2004, la National Science Foundation et le Controlled Environment Agriculture Center de l’Université d’Arizona ont collaboré pour construire le Chambre de croissance alimentaire du pôle Sud. Le projet a été conçu pour tester l’idée d’une agriculture à environnement contrôlé, un moyen de maximiser la croissance des plantes tout en minimisant l’utilisation des ressources. Selon ses architectes, l’installation imitait étroitement les conditions d’une base lunaire et offrait “un analogue sur Terre pour certains des problèmes qui se poseront lorsque la production alimentaire est déplacée vers des habitations spatiales. Cette installation continue de fournir à la station du pôle Sud des aliments supplémentaires.

Depuis la construction de la South Pole Food Growth Chamber, l’Université de l’Arizona a collaboré avec la NASA pour construire une chambre similaire Prototype de serre lunaire.

La Station spatiale internationale abrite un petit potager qui fournit de petites quantités de nourriture à l’équipage. Nasa

Cultiver des plantes dans l’espace

Alors que les gens ont commencé à passer plus de temps dans l’espace vers la fin du 20e siècle, les astronautes ont commencé à mettre à profit les leçons d’un siècle de culture de plantes en Antarctique.

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En 2014, des astronautes de la NASA ont installé le système de production végétale à bord de la Station spatiale internationale pour étudier la croissance des plantes en microgravité. L’année suivante, ils ont récolté une petite récolte de laitue, dont ils ont ensuite mangé une partie avec vinaigre balsamique. Tout comme les scientifiques de l’Antarctique l’ont soutenu pendant de nombreuses années, la NASA a affirmé que la valeur nutritionnelle et psychologique des produits frais est “une solution au défi des missions de longue durée dans l’espace lointain.”

EDEN ISS est la toute dernière expérience conçue pour imiter une installation de production alimentaire sur la Lune et peut nourrir avec succès un équipage de six personnes. DLR Centre aérospatial allemand/Flickr, CC BY

La recherche antarctique joue un rôle important pour l’espace à ce jour. En 2018, l’Allemagne a lancé un projet en Antarctique appelé EDEN ISS qui se concentrait sur technologies de culture des plantes et leurs applications dans l’espace dans un système semi-fermé. Les plantes poussent dans l’air, car les brumisateurs pulvérisent de l’eau chimiquement améliorée sur leurs racines. La première année, EDEN ISS a pu produire suffisamment de légumes frais pour un tiers du régime alimentaire d’un équipage de six personnes.

Tout comme dans l’histoire de l’Antarctique, la question de savoir comment faire pousser des plantes est au cœur de toute discussion sur d’éventuels établissements humains sur la Lune ou sur Mars. Les gens ont finalement abandonné les efforts pour cultiver le paysage hostile de l’Antarctique pour la production alimentaire et se sont tournés vers des technologies et des environnements artificiels pour le faire. Mais après plus d’un siècle de pratique et d’utilisation des techniques les plus modernes, la nourriture cultivée en Antarctique n’a jamais pu subvenir aux besoins de nombreuses personnes très longtemps. Avant d’envoyer des gens sur la Lune ou sur Mars, il serait peut-être sage de prouver d’abord qu’une colonie peut survivre par elle-même au milieu des plaines gelées du sud de la Terre.

Daniella McCahey est professeur agrégé d’histoire à la Texas Tech University. Ses recherches tentent de relier le continent, les mers et l’atmosphère de l’Antarctique à des thèmes de l’histoire du monde moderne.