Frage von @Hubert R.:

„Raumfahrtagenturen und Weltraum-Pioniere planen den Mars zu kolonialisieren. Dazu müssen natürlich Nutzpflanzen, Nutztiere zum Mars transportiert werden.

Die Strahlung im interplanetaren Raum beträgt (wie ich weiß etwa 500mSv – 2Sv).

Gibt es bez. “Überlebens-, Wachstums- und Fortpflanzungsfähigkeit von Pflanzen, Insekten bei Raumfahrten” schon Erfahrungswerte, um sagen zu können, ob es überhaupt möglich ist den interplanetaren Raum mit irdischem Leben durchqueren zu können bzw. welche Lebensformen kommen überhaupt in Frage eine derartige Reise antreten zu können?

Ich vermute, daß die dort herrschende Strahlung die größte Herausforderung darstellt um irdisches Leben auf den Mars bringen zu können.“

Dieser Fragenkomplex ist vielschichtig und sicherlich auch für ein breiteres Forum interessant.
Darum habe ich beschlossen, als Antwort einen Beitrag zu schreiben (@ Hubert R. hat der Veröffentlichung der Frage zugestimmt).
Hier meine Antworten.
Sie sind sicherlich nicht vollständig, vielleicht können weitere KommentatorInnen noch interessante Aspekte ergänzen oder mich korrigieren. Ich bin keine Expertin für Weltraummedizin, zu astrobiologischen Aspekten kann ich mehr sagen.

Bildergebnis für mars colony

Colonization of Mars (Wikipedia)

Meine Antwort an @ Hubert R.:
Die Strahlung ist ein sehr wichtiger Aspekt, genauso wichtig für eine potentielle extraterrestrische Kolonie dürfte allerdings auch die Versorgung mit Wasser, Sauerstoff, Nahrung und anderen Ressourcen sein.

Mir ist zurzeit kein konkretes Projekt einer Weltraumagentur bekannt, den Mars zu kolonisieren. Ich kenne nur Pläne für bemannte Marsflüge, die allerdings noch in einiger zeitlicher Distanz liegen. In der mittleren Zukunft besteht eine vage Möglichkeit der Einrichtung einer Forschungskolonie auf dem Mond – Herrn Wörners berühmtes Moon Village – oder einer Mars-Station. Aber dafür bräuchte es ganz erhebliche finanzielle und politische Anstrengungen, die bei der derzeitigen politischen Großwetterlage eher wieder in die Ferne zu rücken scheinen.

Projekte wie MarsOne halte ich für eine bereits geplatzte Medienblase.
ESA-Generaldirektor Jan Wörner hat klar gemacht, dass ESA für einen OneWay-Transport von Menschen ins Weltall unter keinen Umständen zur Verfügung stehen würde, das ist bei ESA Konsens.
Für die anderen Raumfahrtagenturen kann ich das nicht so sicher sagen. Menschen bewusst in den Tod zu schicken, würde aber eine Kaltschnäuzigkeit und Unmenschlichkeit voraussetzen, die keine Raumfahrtagentur sich für ihr Image leisten kann. AstronautInnen, KosmonautInnen und TaikonautInnen wissen, dass bemannte Raumfahrt Gefahren beinhaltet, und sie eventuell früher sterben können, als die durchschnittliche Lebenserwartung in Industrieländern es vorsieht. Aber sie sind nicht lebensmüde. Auch die Pioniere der bemannten Raumfahrt haben eher damit gerechnet, zu überleben, als zu sterben, wie Buzz Aldrin in einem Vortrag im Technik-Musuem Speyer erzählte.
Weltraum-Pioniere wie Buzz Aldrin propagieren eine Mars-Kolonie, auf der Jagd nach neuen Ressourcen. In den USA mag es dafür Stimmen geben, in Europa eher nicht. Europäer mahnen da eher zur Nachhaltigkeit und zum Recycling.
Ich sehe auch nichts, was Aldrins derzeitiges Lieblingsprojekt in die Nähe der Umsetzung rücken könnte.

https://www.nasa.gov/sites/default/files/20140313-m9.3blend_0.jpg

A solar flare erupts on the far right side of the sun, in this image captured by NASA’s Solar Dynamics Observatory. The flare peaked at 6:34 p.m. EDT on March 12, 2014. (Image Credit: NASA/SDO/Goddard Space Flight Center)

Weltraumstrahlung

Die höhere Strahlung im Weltall außerhalb unseres schützenden Magnetfeldes und unserer Atmosphäre wäre auf jeden Fall ein Thema. Dabei unterscheidet man grundsätzlich die Strahlung der Sonne und die kosmische Strahlung.
Unsere Sonne ist, als Fusionsreaktor, eine starke Strahlungsquelle. Die Stärke der Strahlung im interplanetaren Raum unseres Sonnensystems ist kein fest stehender, sondern ein variabler Wert. U. a. hängt er auch vom Sonnenzyklus ab, die Aktivität kann unterschiedlich hoch sein. Ein Sonnensturm wäre für AstronautInnen eine extrem gefährliche Situation. Darum wird vor und während bemannter Missionen der Sonnenzyklus detailliert beobachtet, um die Gefährdung der Raumfahrenden zu minimieren – daraus wird die Weltraumwetter-Vorhersage erstellt.
Daneben gibt die Milchstraße mit ihren vielen Strahlungsquellen die kosmische Strahlung ab, auch diese ist für Menschen gefährlich.

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Kommentare (17)

  1. #1 Ine
    19. August 2018

    “Allerdings ist mittlerweile nachgewiesen, dass Pilze in Raumstationen ausgezeichnet gedeihen – die russische Raumstation MIR hatte ein ganz erhebliches Pilz-Problem und auch die ISS kämpft damit. Dabei handelt es sich in erster Linie um humanpathogene Pilze, die eher weniger zum Verzehr geeignet sind.”

    Ist das nicht der Hauptgrund wieso die Raumstationen nicht für Jahrzehnte in Betrieb bleiben können?
    Würde dieses Problem auch auf einer evtl. Station auf einem anderen Planeten ohne Athmosphäre auftreten?
    Gibt es dafür Lösungsansätze?

    • #2 Bettina Wurche
      19. August 2018

      @Ine: Da bin ich überfragt. Wegen der Bemerkung einiger Kosmonauten bei einem Vortrag bin ich auch nicht sicher, welche politischen Überlegungen dabei noch im Spiel waren. De facto ist die ISS erheblich größer und moderner, die MIR war vielleicht wirklich technisch überholt. Schimmelpilz zu bekämpfen ist schon auf der Erde schwierig: Was den Pilz tötet, ist auch für Menschen giftig. Scheint ein großes Thema zu sein. Hier ist ein Beitrag dazu: http://cosmology.com/SpaceFungi.html
      Ob und welche Lösungsansätze es gibt? Da bin ich überfragt. Das stelle ich mir auf einer Raumstation auch noch viel schwieriger als auf der Erde vor. Ein Kampf Goliath gegen Myriaden von Davids, nahezu aussichtlos.

      PS: Der Beitrag in der “cosmology” sah nicht schlecht aus, aber die Bandenwerbung dieser Zeitschrift irritiert mich sehr

  2. #3 Dampier
    19. August 2018

    obwohl auch Fische seekrank werden können

    Is ja n Ding. Darüber würde ich auch gern mehr wissen 😉

  3. #5 tomtoo
    19. August 2018

    Lustig ist ja wenn die Pilze sich an der Aussenhaut deines Habitas den Bauch vollschlagen.
    http://www.sciencemag.org/news/2016/03/iron-eating-fungus-disintegrates-rocks-acid-and-cellular-knives

    Auch cool wenn sie sich über die Lithium-Ionen Akkus hermachen um sie zu recyceln. Abwohl die neuen erst in zwei Jahren kommen.
    https://www.weltderphysik.de/gebiet/materie/news/2016/pilze-sollen-lithiumionen-akkus-recyceln/

  4. #6 Hubert R.
    20. August 2018

    Wie genau geht eigentlich die Astrobiologie auf das Thema: “Keimungs- und Wachstumsverhalten” von Pflanzen, Pilzen, Bakterien im schwerelosen Weltraum ein ? Wird dies in diversen Grundlagenbücher behandelt ?

    • #7 Bettina Wurche
      20. August 2018

      @Hubert R.: Eher nicht. Die Bücher und Skripts, die ich bislang in der Hand hatte (das ist sicherlich nur ein Bruchteil), fokussieren auf einzellige Lebensformen. Dabei geht es eher um die Entstehung des ursprünglichen Lebens im Weltraum. Ein zweites Themenfeld ist die Planetary Protection: Die Gefahr der Verunreinigung der Erde durch außerirdische Keime/Mikroorganismen/…andere Lebensformen und das Verhindern der Verschmutzung anderer Himmelskörper durch irdische Keime/Mikroorganismen/…andere Lebensformen.
      Das ist übrigens ein basales Anliegen der Astrobiologie, wie Joshua Lederberg in seiner bahnbrechenden Publikation “Signs of Life: Criterion System of Exobiology.” Nature 207, 4492 (3 July 1965): 9-13.schrieb. Ein Meilenstein zur Etablierung des Begriffs „Exobiologie“.
      http://scienceblogs.de/meertext/2015/07/08/892/
      Die von Ihnen angesprochenen Versuche zum Gedeihen von Pflanzen im Weltall gehören eher in die Pflanzenphysiologie und werden eher für Züchtungsfortschritte auf der Erde eingesetzt.
      Die schon recht alten russischen Grundlagen sind nach meiner kürzlichen Recherche ziemlich einzigartig.
      Mehrzellige Organsimen sind in der Astrobiologie eher kein Thema. Das erste Buch, was sich definitiv mit mehrzelligen, intelligenten und kulturbildendne Lebensformen im Weltall beschäftigt, war für mich “Cosmis Zoo” von Herrn Prof. Schulze-Makuch
      http://scienceblogs.de/meertext/2018/03/19/rezension-the-cosmis-zoo-complex-life-on-many-worlds-dirk-schulze-makuch-william-bains/

  5. #8 tomtoo
    20. August 2018

    Ehrlich gesagt bzgl. Radioaktivität habe ich zu Pflanzen nichts gefunden, das nicht erheblich eher für Menschen tödlich wäre. Bin ja auch kein Wissenschaftler, aber bevor ein Blumenkohl auch nur die geringsten Ausfallerscheinungen auf Grund von Strahlung zeigt, wäre ich lieber ganz weit weg.

    • #9 Bettina Wurche
      20. August 2018

      @tomtoo: Viele heutige Nutzpflanzen sind durch radioaktive Strahlung entstanden: In den 50-er Jahren hat man damit Mutationen produziert und so eine große Vielfalt produziert. (Da habe ich keine Quellenangabe, unser Genetik-Prof im studium hatte das erzählt.) Und dann geben Pflanzen selbst Radioaktivität ab: ein besonders bekanntes Beispiel ist die Banane, das Bananendosenäquivalent ist ein besonders beliebtest Beispiel, um 1 µSv zu veranschaulichen : )
      http://scienceblogs.de/meertext/2017/01/18/die-banane-exotische-sehnsuchtsfrucht-vitaminspritze-und-kulturgut-und-radioaktiv/

    • #10 Bettina Wurche
      20. August 2018

      @tomtoo: Zur Auswirkung von Radioaktivität auf Pflanzen (und auch auf Tiere) ist im Kontext mit Tschernobyl recht viel geschrieben worden. Wieweit die Populationen geschädigt oder gesund sind, vermag ich nicht zu beurteilen. Aber “weit weg” ist ganz sicher ein guter Strahlenschutz : )
      https://www.bbc.co.uk/news/science-environment-11345935

  6. #11 tomtoo
    20. August 2018

    @Bettina
    Keine Ahnung ob das stimmt.
    https://www.spektrum.de/lexika/showpopup.php?lexikon_id=9&art_id=64101&nummer=28866

    Und wenn es nur ein Zehntel ist, will ich trotzdem weit weg sein. Wie sagt @Tobias immer so schön. Ein klasse Strahlenschutz ist Entfernung. ; )
    Die Mutationsrate ist erhöht, aber wenn der Kohl eingeht, bin ich schon lange tod.

  7. #12 tomtoo
    20. August 2018

    Ich meine das war ja die Frage, was würde erhöhte Strahlung für Nahrungspflanzen bedeuten. Und meine bis jetzt gefundene Antwort ist, nichts, da Dosen die für die allermeisten Nahrungspflanzen relativ verträglich sind, für Menschen tödlich sind.

  8. #13 tomtoo
    20. August 2018

    Spannend währe ja die Frage:
    Wenn ich Kohl an der Oberfläche des Mars anbauen könnte(wir vergessen alles ausser die Strahlung ) würde er eingehen? Und ich denke nicht. Für einen Menschen würde man das evtl. nicht empfehlen. Was ja besagt zu Essen hat man, aber drausen rumspazieren wird nicht empfohlen. Was wiederum sagt, ein gewisser Abstandt zum Kohl scheint Empfehlenswert. ; )

  9. #14 tomtoo
    20. August 2018

    @Bettina
    Gleichzeitig. ; )

  10. #15 Bettina Wurche
    22. August 2018

    Nachtrag: Gerade eben bin ich über Twitter auf eine geheime Versuchs-Mars-Kolonie des sowjetischen Raumfahrtprogramms gestoßen:
    https://doctorlinda.wordpress.com/2018/08/22/unearthing-a-bit-of-soviet-space-history/

    Das hört sich ziemlich abgefahren an. Sie hatten geschlossene Systeme für Algentanks und Weizenanbau, die natürlich nicht richtig arbeiteten. Wie in allen anderen Experimenten auch. Ein küsntliches Ökosystem zu installieren scheint wesentlich schwieriger zu sein, als wir uns das normalerwesie so vorstellen.
    Zum Weiterlesen:
    https://de.wikipedia.org/wiki/Biosph%C3%A4re_3

    Bios-3: Siberian Experiments in Bioregenerative Life Support
    https://academic.oup.com/bioscience/article-pdf/…/47-9-575.pdf

    http://www.scinexx.de/dossier-detail-320-10.html

  11. #17 Peter Weismann
    25. August 2018

    Die Angabe von Dosis-Werten ist dann verkehrt, wenn man nicht die Zeit berücksichtigt, innerhalb derer die entsprechende Dosis anfällt.
    Es ist ein gravierender Unterschied, ob 1mSv/Tag oder 1mSv/Jahr gemessen wird.
    Den Dosis/Zeit Quotient nennt man auch Dosisleistung und das ist der Wert, der angibt, “wie heftig” eine Strahlung ist.
    Umgekehrt ist die “Dosisbelastung” für einen Mann/Frau/Es dann das Integral der Dosisleistung über die Zeit und das ergibt dann irgendeinen Wert in Sv und dafür gibt es genaue Grenzwerte, wieviel ein Arbeiter in der EU in seiner Arbeitszeit akkumulieren darf. Ich glaube, dass Piloten deshalb so früh in Rente geschickt werden und vermutlich gilt das auch für “Raumflieger”, weil sie eben das erlaubte Maximum an Dosis innerhalb recht kurzer Zeit erreicht haben (verglichen an “normalen Erdenbürgern”).

    Die biologische Wirksamkeit einer solchen Strahlung ist mit diesen Werten nicht erfasst. Ob ein Auge oder eine Hand bestrahlt wird, hat eben auch unterschiedliche Auswirkungen, oder unterschiedliches Gefährdungspotenzial, selbst bei gleicher Dosisleistung und gleicher Art der Strahlung.

    Aber auch unterschiedliche Art von Strahlung kann deutliche Unterschiede bedeuten, weshalb die Angabe irgendeines Dosiswertes eigentlich nichts aussagt.

    Ich habe mir nicht die Mühe gemacht, alle verlinkten Beiträge zu lesen. Möglicherweise wird dort dann besser differenziert.

    Bei einem Flug zum Mars ist eben die Zeit eine dramatische Herausforderung. Das dauert so lange, dass dann auch eine eher “unkritische Strahlung” durchaus gefährlich werden kann, von den besonders hohen Strahlungs-Werten bei außergewöhnlichen Ereignissen (und anderen möglichen Risiken) mal ganz abgesehen.

    Sehr wichtig erscheint mir indessen die Erkenntnis, dass wir noch immer nicht in der Lage sind, eine künstliche “Ökosphäre” zu erzeugen. Wir verstehen einfach noch immer nicht, wie Natur funktioniert. Das sollte uns zur Vorsicht mahnen, denke ich.