Ruimte

Kan een ultrabestendige woestijnmos de sleutel zijn tot het ‘groen maken’ van Mars?

mm
Gepubliceerd op
Bijgewerkt op
Voeg Securities.io toe aan je voorkeursbronnen op Google
Toelichting: Securities.io kan een vergoeding ontvangen wanneer u links naar beoordeelde producten gebruikt. Dit beïnvloedt onze redactionele beoordelingen niet. Wij zijn geen geregistreerd beleggingsadviseur; dit is geen beleggingsadvies. Lees onze affiliateverklaring.

Mars vergroenen

Sciencefiction-schrijvers en wetenschappers dromen al lang van hoe ze Mars kunnen omvormen tot een weelderige en groene planeet, een proces dat terraforming wordt genoemd. Dit zou een zeer ambitieus project zijn, aangezien Mars momenteel een zeer barre omgeving is. Het heeft een zeer dunne atmosfeer, geen vloeibaar water en hoge stralingsniveaus. De temperatuur is ook gemiddeld -65°C/-85°F.

Er wordt aangenomen dat een bepaald niveau van megaprojecten nodig zal zijn om Mars te terraformen. Bijvoorbeeld, we zouden de planeet kunnen opwarmen met metalen nanorods die in industriële hoeveelheden worden geproduceerd. We zouden ook een deel van het water dat gevangen zit in de ondergrondse oceaan 10-15 km diep onder de korst van de planeet.

Maar zelfs als deze inspanningen de planeet enigszins opwarmen, de atmosfeer verdichten en meer vocht en vloeibaar water leveren, zal het in het begin nog steeds een zeer meedogenloze plek zijn. Gelukkig geeft onderzoek naar woestijnecosystemen op aarde ons een perspectief op hoe we leven op Mars kunnen laten floreren.

Bodem opbouwen

Sommige organismen van de aarde kunnen onder zeer barre omstandigheden direct op rotsen groeien, zoals korstmossen en cyanobacteriën. Ze zijn vaak de laatste overlevende levensvormen op plekken zoals woestijnen, kale rotsen en bergtoppen.

Ze groeien echter zeer langzaam en zullen waarschijnlijk niet genoeg biomassa ophopen om echt de opkomst van een sterk martiaans ecosysteem te versnellen.

Dit is een probleem, want elk complexer ecosysteem moet groeien in echte bodem, die veel organisch materiaal moet bevatten. Bodem bestaat niet alleen uit mineralen en kan niet industrieel worden geproduceerd; het moet door het ecosysteem zelf worden gegenereerd zodra mensen het initiëren.

Hiervoor is een grotere productie van koolstofgebaseerde biomassa nodig dan wat korstmossen kunnen produceren.

Meer veelbelovend zijn mossoorten, dankzij hun weerstand tegen temperatuur- en waterstress, terwijl ze nog steeds via fotosynthese groeien en een aanzienlijke hoeveelheid biomassa produceren.

Een belangrijk onderdeel van het vergroenen van de Marswoestijn zal het creëren van een biologische bodemkorst (BSC) zijn. BSC is een wijdverspreid type bodembedekking dat vaak voorkomt in droge gebieden. Het bestaat uit organische complexen van cryptogamische planten zoals korstmossen en mos, microben zoals cyanobacteriën, en de secreties van deze organismen die zich mengen met bodemdeeltjes.

In sommige woestijnregio’s bedekt BSC tot 70 % van het gebied, waardoor de waterhoudende capaciteit en de structurele stabiliteit van het onderliggende zand aanzienlijk toenemen.

Interessant is dat BSC verantwoordelijk is voor 1/4th van de totale biologische stikstofvastlegging van terrestrische ecosystemen wereldwijd, en vaak wordt aangeduid als de “levende huid” van de aarde.

De Wondermos

Onderzoekers van het State Key Laboratory of Desert and Oasis Ecology aan het Xinjiang Institute of Ecology and Geography en het National Space Science Center van de Chinese Academy of Sciences hebben samengewerkt om een mos te identificeren dat de taak op Mars zou kunnen uitvoeren.

Ze publiceerden hun resultaten in een wetenschappelijke publicatie getiteld “The extremotolerant desert moss Syntrichia caninervis is a promising pioneer plant for colonizing extraterrestrial environments.”

Syntrichia caninervis, ook bekend als steppe schroefmos, is een type mos dat gespecialiseerd is in het overleven van barre woestijnomgevingen. Het komt overal ter wereld voor, van Antarctica tot het Tibetaanse plateau tot Noord-Afrika en de woestijnen van Noord-Amerika.

Bron: Cell

Syntrichia is extreem resistent tegen uitdroging en herstelt zich na >98 % waterverlies.

Het kan ook temperaturen overleven tot -196 °C, veel kouder dan zelfs de slechtste temperatuur die ooit op Mars is gemeten, laat staan het meer “clementere” weer van de equatoriale regio’s dat boven het vriespunt kan uitkomen.

Onweerstaanbaar voor waterstress

De extreme weerstand van Syntrichia tegen droogte kan niet genoeg benadrukt worden. De plant kan bijna al haar water verliezen en overleven, waarbij ze eerst een donkergroene en daarna een zwarte kleur aanneemt.

Even indrukwekkender, de uitgedroogde planten worden groen en herstellen hun fotosynthetische capaciteit binnen enkele seconden van rehydratatie.

Bron: Cell

Deze planten blijven fotosynthetisch actief onder sneeuwbedekking en kunnen een krachtige groei behouden, waarbij ze tot 49 % van hun jaarlijkse totale koolstofvastlegging bijdragen tijdens de frequente vries‑dooi‑cycli in het voorjaar.

Dit zou echt essentieel kunnen zijn als het weer op Mars in de vroege stadia nauwelijks boven het vriespunt blijft.

Overleving bij kou

Regio’s buiten de martiaanse evenaar, evenals door zandstormen geteisterde gebieden of de winterperiode, zullen het ontluikende martiaanse ecosysteem blootstellen aan brute koudeperiodes die weken of maanden kunnen duren.

De Chinese onderzoekers namen Syntrichia en blootstelden het aan jaren van -80°C/-112°F temperaturen. Zelfs na 5 jaar van zo’n behandeling overleefden niet minder dan 90 % van de planten.

Ze testten ze ook tot een maand in vloeibare stikstof bij een temperatuur van -196°C/-320°F. Zelfs dan zag Syntrichia bijna alle planten opnieuw groeien wanneer ze terug werden gebracht naar warmere temperaturen.

Bron: Cell

Dus, het is veilig aan te nemen dat, zelfs vandaag, zonder terraforming‑inspanningen, geen martiaanse winter Syntrichia zou kunnen doden.

Stralingsbestendigheid

Hooggelegen plateaus zoals in Tibet zijn moeilijke omgevingen, niet alleen vanwege de kou of droogte, maar ook door de stralingsniveaus die voortkomen uit de hoogte. Het is dan ook misschien niet verrassend dat Syntrichia ook zeer stralingsbestendig is.

De onderzoekers blootstelden het mos aan verschillende stralingsniveaus en maten de herstelratio.

Ze ontdekten dat tot 500 Gy (gray, een stralingsmeetunit) straling zelfs sterk de regeneratie van nieuwe takken bevorderde.

Bron: Cell

Boven dit niveau werd de regeneratie van nieuwe takken vertraagd, maar niet gestopt, tot 8 000 Gy, waarna ernstige schade begon op te treden. 16 000 Gy zou dodelijk blijken.

Ter referentie: de helft van de mensen sterft al bij slechts 2,5–4,5 Gy, met ernstige convulsies en de dood rond de 50 Gy.

Testen van Mars-achtige omstandigheden

De onderzoekers gebruikten de Planetary Atmospheres Simulation Facility (PASF) van de Chinese Academy of Sciences om te zien hoe het mos het zou doen onder “echte” martiaanse omstandigheden. In plaats van afzonderlijke testscenario’s zoals droog, koud, straling, enz., voegde de PASF ook de lage zuurstof‑ en stikstofatmosferen toe die niet afzonderlijk waren getest.

Hoewel het niet exact identiek is, creëert het een zeer realistische simulatie van de huidige martiaanse groeicondities.

Bron: Cell

Over het geheel genomen overleefden alle planten de martiaanse omstandigheden tot 7 dagen en herstelden zich volledig daarna wanneer ze werden blootgesteld aan droge Mars‑achtige omstandigheden.

Wanneer ze volledig gehydrateerd werden blootgesteld, overleefden ze ook, maar de regeneratie was trager en nieuwe takken waren minder talrijk.

Bron: Cell

Echter, het lijkt erop dat de combinatie van lage zuurstof, straling en kou een omgeving creëert die net iets te hard is, zelfs voor het steppe schroefmos om actief te groeien, maar het zou het wel kunnen overleven.

Natuurlijke en kunstmatige evolutie

Een breed scala aan aanpassingen

De onderzoekers bespraken ook de mechanismen waarmee het steppe schroefmos de barre omstandigheden waarin het leeft overleeft. Onder andere zijn:

  • Een staat van selectieve metabole dormantie onder stresscondities, strategisch belangrijke metabolieten behoudend.
  • Hoge niveaus van sucrose en maltose na stress, fungeren als osmotische agenten & beschermers die helpen de cellulaire architectuur te behouden en te stabiliseren.
    • De suikers leveren de energie die nodig is voor een snel herstel zodra de stressvolle omstandigheden verdwijnen.
  • Een sterk vermogen om reactieve zuurstofsoorten na stress te scavengen door hoge niveaus van katalase, glutathion‑S‑transferase en peroxidase op te bouwen.
  • Stressgerelateerde katalase‑genen en tandemduplicatie van S. caninervis‑genen die fotobeschermende vroeglicht‑geïnduceerde eiwitten coderen.
  • Overlappende bladeren die water behouden en de plant beschermen tegen intens zonlicht, en witte awns op de toppen van de bladeren die sterke zonne‑straling weerkaatsen en de waterbenuttings‑efficiëntie verbeteren.
    • Tijdens uitdroging werden de bladeren merkbaar gekruld en gekrompen, en werden de bladhoeken kleiner.

Leven optimaliseren voor Mars

Natuurlijke evolutie

Het opmerkelijke overlevingsvermogen van Syntrichia caninervis opent de weg om zich geleidelijk aan te passen aan martiaanse omstandigheden, mits een beetje hulp.

Dit zou natuurlijk kunnen gebeuren, zolang sommige microbiomen de voorwaarden voor groei in een klein gebied bieden, bijvoorbeeld misschien natuurlijk warmere en meer atmosfeer‑dichte laag‑gelegen canyons en kraters rond de evenaar.

Vanuit deze initiële groeigebieden zou natuurlijke selectie en spontane mutaties eigenschappen kunnen selecteren die nodig zijn om de rest van de planeet te koloniseren.

Gerichte evolutie

Mensen gebruiken tegenwoordig routinematig gerichte evolutie om nieuwe enzymen en organismen voor hun eigen doel en industriële productie te creëren, een prestatie die in 2018 werd beloond met een Nobelprijs voor Scheikunde. Dezelfde strategie zou kunnen worden ingezet om cyanobacteriën, korstmossen en mos te creëren die beter bestand zijn tegen Mars.

Bijvoorbeeld, we zouden kunnen beginnen vanuit bijna Mars‑achtige omstandigheden, die net iets beter zijn maar nog steeds harder dan de aarde, waardoor Syntrichia (en andere organismen) kunnen groeien. En vervolgens de omstandigheden geleidelijk veranderen zodat alleen sub‑secties van de populatie overleven, met nieuwe eigenschappen en sterkere weerstand.

Door dit proces honderden keren te herhalen, zouden we nieuwe soorten kunnen krijgen die de huidige martiaanse omstandigheden kunnen overleven.

Zelfs als het niet lukt om dat doel te bereiken, zullen de resulterende mossoorten en micro‑organismen waarschijnlijk beter overleven op een gedeeltelijk of slecht geterraformeerde Mars dan de oorspronkelijke organismen rechtstreeks van de aarde.

Genetische engineering

Onderzoekers zouden ook een boost kunnen geven aan het vermogen van het mos om op Mars te overleven door bekende genen die al betrokken zijn bij koude‑/droog‑/stralings‑tolerantie te stimuleren.

Dit zou kunnen worden gedaan door de expressieniveaus te verhogen van reeds bestaande Syntrichia caninervis‑genen zoals de eerder genoemde katalasen, glutathion‑S‑transferase en peroxidase. Of door nieuwe genen van andere soorten toe te voegen.

Het bepalen wat de beperkende factor is voor groei onder Mars‑achtige omstandigheden zal ook cruciaal zijn. Is het onvoldoende stralingsbestendigheid? Koude? De atmosferische omstandigheden?

Investeren in Mars

We zijn nog te vroeg om te investeren in megaprojecten voor terraforming of martiaanse onroerend goed. Maar een handvol bedrijven werkt hard aan het bouwen van de bouwstenen die het mogelijk maken om de eerste mens op Mars te laten landen, en later de planeet te koloniseren.

Een belangrijk onderdeel zal herbruikbare raketten zijn, die de kosten van het lanceren van apparatuur in een baan en de diepe ruimte drastisch verlagen. Deze inspanning wordt momenteel voornamelijk geleid door Elon Musk’s SpaceX (SPCX ), een privé‑bedrijf, waarbij andere raketbedrijven snel inhalen.

Een andere factor zal zijn om een zelfvoorzienende ruimte‑gebaseerde economie en martiaanse economie te creëren, die terraforming‑inspanningen kan ondersteunen zonder afhankelijk te zijn van de bereidheid van aardbewoners om het “gratis” te financieren (volg de links voor meer details over hoe het zou werken).

U kunt investeren in lucht- en ruimtevaartbedrijven via vele brokers, en u kunt hier, op securities.io, onze aanbevelingen vinden voor de beste brokers in de VS, Canada, Australië, het VK, en vele andere landen.

Als u niet geïnteresseerd bent in het selecteren van specifieke lucht‑ en ruimtevaartbedrijven, kunt u ook kijken naar ETF’s zoals ARK Space Exploration & Innovation ETF (ARKX), iShares U.S. Aerospace & Defense ETF (ITA), of SPDR S&P Aerospace & Defense ETF,  die een meer gediversifieerde blootstelling bieden om te profiteren van de lucht‑ en ruimtevaartindustrie.

Of u kunt ons artikel lezen over de “Top 10 Aerospace and Defense Stocks”.

Investeren in ruimtebedrijven

1.  Virgin Galactic

SPCE Prijsgrafiek

Het bedrijf werd opgericht door Richard Branson en richt zich op ruimtetoerisme.

De tickets liggen in de prijsklasse $250.000‑450.000, met een lange wachtlijst. De eerste klanten lijken dolenthousiast over hun ervaring:

“Ik wist altijd dat het de meest buitengewone ervaring van mijn leven zou worden. Ik wist het altijd. En mensen vertelden me dat het zou zijn. Maar toen het … en het is op een ander niveau dan de ervaring die je dacht te krijgen … dan is het heel moeilijk uit te leggen.”

“Dit is de beste dag van mijn leven, de meest sensationele dag van mijn leven. En je kunt niet beter krijgen dan dat. Het overtrof mijn wildste dromen.”

Zoals we eerder bespraken, kan ruimtetoerisme het MIDDEN van de toekomstige martiaanse economie zijn.

Dit komt omdat Mars niet alleen een unieke ervaring zal bieden, maar ook enkele van de meest indrukwekkende kenmerken van het gehele zonnestelsel zal hebben:

  • De grootste canyon in het zonnestelsel (4.000 km lang, 200 km breed en tot 7 km diep).
  • Een vulkaan van 21,9 km hoogte (72.000 ft) en ongeveer zo groot als Frankrijk of de staat Arizona.

Bron: Wikipedia

Voor Mars richt Virgin Galactic (SPCE ) zich op het worden van de leider in orbitair (en later misschien maarlijks) toerisme, meer binnen bereik van onze huidige technische mogelijkheden vóór een Chinese of SpaceX Mars‑landing.

Virgin Galactic werkt aan het verbeteren van haar eenheidseconomie, met een nieuw lanceersysteem, de “Delta”, dat 6 passagiers kan vervoeren in plaats van 4, en 8 vluchten/maand kan uitvoeren in plaats van slechts één.

Samen zouden deze 2 verbeterde metrics de omzet per eenheid met 12× moeten verhogen, met een terugverdientijd van minder dan 6 maanden voor elke Delta‑shuttle. De Delta‑vlucht test wordt verwacht medio 2025.

Markten waren bezorgd toen werd aangekondigd dat Branson niet verder zou investeren in Virgin Galactic. Vooral na het ontslag van 185 medewerkers en een pauze in ruimtereizen in 2024, om te wachten op de komst van de Delta‑shuttle en de cash‑burn‑snelheid te verminderen.

Desondanks wordt verwacht dat Virgin Galactic voldoende cash heeft om door te gaan tot 2025 of 2026. Dus als de ontwikkeling van het Delta‑vluchtsysteem vlot verloopt (een riskante onderneming in de lucht‑ en ruimtevaartindustrie), zou het bedrijf zich moeten kunnen concentreren op het herstarten en laten groeien van de cash‑flow, met een systeem dat winstgevend is op een eenheidsbasis. En het bedrijf in 2026 cash‑flow positief maken.

(Het moet worden opgemerkt dat Virgin Galactic anders is dan Virgin Orbit. Virgin Orbit vroeg in april 2023 faillissement aan en leverde lanceerdiensten voor kleine satellieten, met Rocket Lab die de Long Beach‑faciliteit, productie‑ en tooling‑activa van het bedrijf overneemt (RKLB ) ).

Het recente faillissement van Virgin Orbit en de afstand die oprichter Richard Branson heeft genomen van Virgin Galactic heeft het imago van het bedrijf bij investeerders beschadigd, wat resulteerde in een dalende aandelenkoers in 2023 & 2024.

Tegelijkertijd tonen de tevredenheid van eerdere klanten, een duidelijk plan voor een winstgevend ontwerp (Delta‑shuttles) en een lange wachtlijst van potentiële klanten aan dat het bedrijf nog steeds levensvatbaar kan zijn, zelfs zonder extra fondsen te werven. Dus veel zal afhangen van het succes van de ontwikkeling, productie en exploitatie van de Delta‑shuttle en het behalen daarvan vóór het einde van 2025.

Als dit het geval is, zou de veel lagere waardering een kans creëren voor investeerders om de aandelen van het bedrijf met korting te bemachtigen.

2. Ginkgo Bioworks

DNA Prijsgrafiek

Het bedrijf produceert on‑demand organismen voor specifieke toepassingen, waaronder biomedische toepassingen en industriële en materiaalkundige programma’s. Het heeft ook een grote bio‑security‑sector, die tijdens de pandemie een enorme groei doormaakte.

In de meeste gevallen wordt een vorm van gerichte evolutie gebruikt bij de productie en selectie van de producten van Ginkgo. Als de mensheid serieus wordt over het koloniseren van Mars, zou de specialisatie van Ginkgo in het creëren van maatwerk‑organismen via genetische engineering en gerichte evolutie het een belangrijke contractant en partner voor deze projecten kunnen maken.

Ginkgo Bioworks (DNA ) heeft de afgelopen jaren haar toepassingsgebied breed gediversifieerd, met vele onderzoeksprogramma’s en partnerschappen:

Het verdient geld door eerst vooraf betaald te worden voor het ontwikkelingsproces en vervolgens via royalty’s op het eindproduct.

Ginkgo’s partnerschappen breiden zich voortdurend uit, met:

Ginkgo Bioworks werkt ook samen met alle grote agrarische corporaties, waarvan de meesten enige interesse hebben in biobrandstofproductie en microbiologie.  Enkele hiervan zijn Bayer, Cargill, Syngenta, Corteva, ADM, Exacta en meer.

Ginkgo’s ervaring met maatwerk‑ontwerpen van genetische sequenties, organismen en selectie, evenals in bio‑security monitoring, maakt het een sleutelprovider voor elke industrie die enzymen en antilichamen wil benutten voor hun specifieke toepassing.

Als dienstverlener is Ginkgo goed gepositioneerd om te profiteren van de groei van de synthetische biologie‑industrie als geheel.

mm

Jonathan is een voormalig biochemisch onderzoeker die werkzaam was in genetische analyse en klinische proeven. Hij is nu een aandelenanalist en financieel schrijver met een focus op innovatie, marktcycli en geopolitiek in zijn publicatie 'The Eurasian Century'.