Bề mặt, thổ nhưỡng và khí hậu của sao Hỏa hiện nay không phải là nơi thích hợp cho thực vật phát triển. Trước đây, các nhà khoa học và thiên văn học từng đề xuất nhiều giải pháp để cải tạo đất và thay đổi không khí trên sao Hỏa nhưng tất cả đều trở thành nhiệm vụ bất khả thi bởi hành tinh đỏ rất lạnh lẽo, khô, chịu nhiều bức xạ, đất chứa các hóa chất độc hại, trong khi không khí thì có tới 95% là CO2.
Nhiệt độ trung bình trên sao Hỏa vào khoảng -60oC, mùa đông có thể dao động từ -125oC gần hai cực, khoảng 20oC vào giữa trưa tại khu vực xích đạo. Khí quyển giàu CO2 trên bề mặt hành tinh này cũng loãng hơn trái đất khoảng 100 lần, khiến bức xạ từ mặt trời dội thẳng xuống mặt đất.
Nhưng với mục tiêu biến nơi đây thành ngôi nhà thứ hai của con người, các nhà khoa học của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) và Đại học Edinburgh (Anh) đã tiến hành nghiên cứu và áp dụng thử nghiệm tấm aerogel trong môi trường nhân tạo giống như trên sao Hỏa. Tháng 7/2019, các nhà khoa học đã công bố kết quả thử nghiệm trên tạp chí Nature rằng đã tìm ra giải pháp làm cho bề mặt sao Hỏa phù hợp với canh tác nông nghiệp. Đó là tấm aerogel, một tấm vật liệu siêu nhẹ được sáng chế bắt chước hiệu ứng nhà kính của trái đất, sẽ biến bề mặt khô cằn, lạnh lẽo của sao Hỏa thành môi trường đất phù hợp để canh tác.
Tấm aerogel (Ảnh: NASA/JPL-Caltech)
Theo báo cáo trên chuyên san Nature Astronomy, cấu tạo của aerogel bao gồm 97% không khí và phần còn lại là tổ hợp silica nhẹ. Các nhà nghiên cứu, bao gồm các nhà khoa học cho thấy những tấm aerogel dày từ 2 - 3 cm có thể cản được tia tử ngoại nguy hiểm từ mặt trời, giúp quá trình quang hợp tiếp tục diễn ra và giữ được đủ lượng nhiệt để làm tan băng trên sao Hỏa, cho phép cây trồng có thể sống được.
Các tấm aerogel sẽ được đặt trực tiếp trên mặt đất để trồng tảo và thực vật thủy sinh hoặc đặt trên cao để tạo hiệu ứng nhà kính thích hợp cho thực vật trên cạn phát triển.
Cũng theo công bố trên tạp chí Nature, các nhà khoa học cho biết aerogel nên được triển khai ở những khu vực có nhiều nước đóng băng trên sao Hỏa. “Điều này cho phép dạng sống quang hợp tồn tại mà không cần can thiệp quá sâu, sẽ không làm ô nhiễm môi trường sơ khai của sao Hỏa với những dạng sống mới mà con người mang đến”.
Theo Robin Wordsworth, Phó giáo sư tại Đại học Harvard, "Các tấm aerogel tuy không giải quyết được triệt để bài toán trồng cây trên sao Hỏa nhưng nó có thể giúp các nhà du hành tương lai tạo ra những ốc đảo nhỏ tại đây. Từ đó, giải pháp này giúp biến đổi chất lượng đất và không khí trên hành tinh đỏ, dần tạo nên môi trường sống lý tưởng cho thực vật, động vật và con người".
Trong điều kiện thích hợp, đất sao Hoả có thể giúp các cây trồng phát triển như trên trái đất
Trong báo cáo tháng 10/2019, các nhà nghiên cứu do tiến sĩ sinh thái học Wieger Wamelink dẫn đầu tại Trung tâm nghiên cứu và Đại học Wageningen ở Hà Lan đã xây dựng một mô hình đặc biệt để trồng cây với đất giả như trên sao Hoả do NASA phát triển. Theo đó, ông Wamelink đã gieo hạt của 10 loại thực vật trên những mẫu đất tương tự như đất sao Hỏa và so sánh kết quả thu được với nhóm cây tương tự được trồng tại đất trái đất. Kết quả thu về rất đáng ngạc nhiên khi đa số loại thực vật đều nảy mầm trong điều kiện đất sao Hỏa và một số mẫu còn phát triển mạnh hơn.
Ông cho biết rằng các loại cây nảy mầm và có thể sinh trưởng được trong thử nghiệm đã một lần nữa xác định rằng chúng ta hoàn toàn có thể thực hiện canh tác trên bề mặt sao Hỏa. Điều này càng mở ra triển vọng hoàn toàn mới cho việc có thể đưa con người lên sinh sống trên sao Hỏa với đầy đủ các điều kiện về thể chất và tinh thần cơ bản nhằm tồn tại lâu dài.