Equipo [Astroagricultura: Cultivo de plantas en Marte] Mathías Rosete [León], Isaac Hazael García[Castillo], Angel Agustin Sanchez[Castillo]
El éxito a largo plazo de las misiones tripuladas a Marte dependen en buena parte, de lograr reducir la dependencia de suministros terrestres, a través de la posibilidad de cultivar alimentos en el planeta. Sin embargo, el suelo o regolito marciano presenta desafíos críticos, por ejemplo: carece de materia orgánica, tiene baja retención de agua y contiene compuestos tóxicos como los percloratos.
Partiendo de las propuestas y avances desde la astro-agricultura, que busca crear ecosistemas cerrados y autosustentables; se diseñó un proyecto para evaluar la viabilidad del crecimiento de plantas terrestres en simuladores de suelo marciano. Nuestro objetivo principal fue determinar si la adición de nutrientes y enmiendas orgánicas, como el humus de lombriz y la composta vegetal, puede transformar este material estéril en un sustrato apto para la agricultura. Específicamente, midieron tasas de germinación, crecimiento diario (altura) y desarrollo morfológico (color, tallo, hojas) comparando tres escenarios simulados de cultivo: suelo terrestre, regolito simulado puro y regolito enriquecido.
Usando un diseño experimental comparativo, registrando el desarrollo de los cultivos durante un período aproximado de cuatro semanas. Este enfoque permitió identificar efectos inhibitorios del medio marciano y evaluar la eficacia de los compuestos orgánicos para corregir las deficiencias nutricionales del regolito.
Los resultados contribuirán al campo de la astro-agricultura, apoyando los objetivos de agencias como la NASA y la ESA para establecer colonias autosustentables. Además, esta investigación tiene aplicaciones terrestres vitales, proporcionando técnicas para la recuperación de suelos degradados y mejorando la seguridad alimentaria en condiciones extremas en nuestro propio planeta.
The long-term success of manned missions to Mars depends largely on reducing dependence on Earth-based supplies through the possibility of growing food on the planet. However, Martian soil or regolith presents critical challenges: it lacks organic matter, has low water retention, and contains toxic compounds like perchlorates.
Building on proposals and advances from astro-agriculture, which seeks to create closed and self-sustaining ecosystems, a project was designed to evaluate the viability of terrestrial plant growth in Martian soil simulators. Our primary objective was to determine if the addition of nutrients and organic amendments, such as worm humus and vegetable compost, can transform this sterile material into a substrate suitable for agriculture. Specifically, germination rates, daily growth (height), and morphological development (color, stem, leaves) were measured by comparing three simulated cultivation scenarios: terrestrial soil, pure simulated regolith, and enriched regolith.
Using a comparative experimental design, crop development was recorded over a period of approximately four weeks. This approach allowed for the identification of inhibitory effects of the Martian medium and the evaluation of the efficacy of organic compounds in correcting the nutritional deficiencies of the regolith.
The results will contribute to the field of astro-agriculture, supporting the goals of agencies such as NASA and the ESA to establish self-sustaining colonies. Furthermore, this research has vital terrestrial applications, providing techniques for the recovery of degraded soils and improving food security in extreme conditions on our own planet. These findings bridge the gap between interplanetary exploration and sustainable farming solutions for our future.
Nopa tlatekipanojketl ipan Marte kineki tlatokasej tlakualistli para ayokmo motemachisej ipan Tlaltipaktli. Maske nopa regolito kipia percloratos uan amo kuali, ika astro-agricultura uan organic tlamantli kej composta, kinextijkej kenijkatsa uelis moskaltisej xiuitl. Ni tekitl tlapaleuis NASA uan nojkia para kiyektlalisej totlaltipaktli kema onka kuesoli uan mayantli.
La posibilidad de enviar seres humanos a Marte y establecer una base a largo plazo en este planeta, depende de nuestra capacidad para cultivar alimentos en el planeta rojo. Reduciendo así, la necesidad de transportar grandes cantidades de provisiones desde la Tierra, un proceso costoso y logísticamente complejo. El desafío central es adaptar la vida vegetal a un entorno muy diferente al de nuestro planeta, siendo uno de los factores más críticos el suelo.
El suelo de Marte, conocido como regolito marciano, es una mezcla de polvo y rocas pulverizadas que se diferencia significativamente del suelo terrestre (o tierra vegetal).
Las principales características que presentan desafíos para el crecimiento de las plantas son:
Por lo que, este experimento tiene como objetivo principal investigar la viabilidad del crecimiento de plantas terrestres, en específico de las lechugas, en un medio que simula las condiciones del regolito marciano. Buscaremos determinar si ciertas técnicas, como la adición de nutrientes o el uso de enmiendas orgánicas (como composta y el humus de lombriz), son suficientes para transformar este material estéril en un sustrato apto para la agricultura espacial.
Esperamos que los resultados no solo contribuyan a la comprensión de cómo podríamos alimentar a los futuros colonos de Marte, sino que también tengan implicaciones para la agricultura en la Tierra, ayudando a desarrollar técnicas para cultivar alimentos en suelos pobres o degradados.
El presente proyecto se justifica por la necesidad crítica de transformar el regolito marciano en un recurso útil. A diferencia del suelo terrestre, este material es biológicamente inerte y químicamente hostil debido a la presencia de percloratos y la ausencia de una red microbiana. Esta investigación aborda este desafío desde un enfoque práctico, evaluando si el uso de enmiendas orgánicas y nutrientes puede neutralizar la toxicidad y compensar las deficiencias físicas del regolito.
Los conocimientos obtenidos sobre la gestión de sustratos estériles y la optimización de recursos hídricos en condiciones extremas ofrecen soluciones directas para la seguridad alimentaria en la Tierra.
Al aprender a cultivar en las condiciones más difíciles del sistema solar, desarrollamos herramientas innovadoras para la recuperación de suelos degradados y la agricultura en zonas áridas de nuestro propio planeta.
Establecer una base comparativa sobre la viabilidad del cultivo en una simulación de este medio, contrastándolo con condiciones terrestres óptimas y analizar cómo podríamos enriquecer el suelo marciano para favorecer el crecimiento de plantas.
Si modificamos el suelo marciano simulado (regolito) al añadir nutrientes orgánicos (humus y composta vegetal),entonces se incrementarán las posibilidades de crecimiento de las plantas.
Evaluar y comparar el crecimiento de plantas en una simulación de suelo marciano y determinar si el humus de lombriz y composta vegetal puede ayudar al crecimiento de plantas, en estas condiciones.
Evaluar la eficacia de técnicas de remediación y enriquecimiento orgánico en regolito marciano simulado para establecer sistemas de producción agrícola sostenibles, que sirvan como modelo para la seguridad alimentaria tanto en misiones espaciales de larga duración como en entornos terrestres con suelos degradados.
Objetivos Específicos:
La agricultura espacial, o astro-agricultura, combina ciencia, biotecnología y exploración para estudiar cómo sería posible cultivar alimentos fuera de la Tierra. Este nuevo paradigma busca anticipar soluciones que permitan sostener futuras misiones prolongadas en la Luna o Marte sin depender del suministro terrestre. La investigación en este campo, desarrollada principalmente en la Estación Espacial Internacional, ha demostrado que, bajo condiciones controladas de luz, humedad y nutrientes, las plantas pueden adaptarse y crecer en entornos con condiciones diferentes a la tierra.
Estableciéndose como un pilar fundamental para la exploración espacial a largo plazo, ya que las misiones a destinos como la Luna y Marte requieren la autosuficiencia de recursos, donde el transporte constante de alimentos desde la Tierra es logísticamente complicada y económicamente insostenible.
Este interés en el cultivo de plantas fuera de nuestro planeta, ha motivado a las principales agencias espaciales como la NASA, ESA y CNSA a promover diversas investigaciones para estudiar cómo el desarrollo de las plantas se puede ver afectado por las diferentes condiciones que existen en el espacio y en la Luna y Marte, que son los principales cuerpos planetarios en los que se ha propuesto el establecimiento de colonias humanas.
Perspectivas y Desafíos para la Agricultura en Marte
El suelo de Marte, conocido como regolito marciano, es una mezcla de polvo y rocas pulverizadas que se diferencia significativamente del suelo terrestre (o tierra vegetal).
Las principales características que presentan desafíos para el crecimiento de las plantas son:
Por lo que, la investigación sobre los sistemas de producción de alimentos para Marte se ha centrado cada vez más en enfoques bio-regenerativos, los cuales aprovechan tanto recursos artificiales como naturales para sostener actividades agrícolas a largo plazo. Los esfuerzos iniciales priorizaron métodos como la hidroponía y la acuaponía, que utilizan medios sin suelo y entornos controlados. Recientemente, los sistemas basados en suelo que incorporan regolito marciano (el material superficial suelto y rocoso del planeta) han ganado atención por su potencial para sustentar una agricultura sostenible. Estos sistemas podrían ofrecer ventajas prácticas y económicas, incluyendo la capacidad de actuar como amortiguador ante interrupciones operativas y la facultad de fomentar un microbioma que mitigue la acumulación de gases traza nocivos dentro de las cámaras de cultivo (Gonçalves et al., 2024).
El uso circular de los recursos es otro beneficio de los sistemas basados en regolito. Las partes no comestibles de las plantas, los desechos alimentarios pueden ser compostados y reciclados para enriquecer el regolito con nutrientes esenciales, reduciendo la necesidad de costosos envíos de nutrientes desde la Tierra. Con el tiempo, un sistema de este tipo podría alcanzar una autonomía de recursos casi completa, alineándose con los objetivos generales de los hábitats marcianos autosustentables (Graham & Bamsey, 2016).
Sin embargo, el regolito marciano presenta obstáculos únicos. Contiene percloratos y metales pesados que son tóxicos para las plantas y los humanos (González Henao & Ghneim-Herrera, 2021). Se han planteado soluciones como la fitorremediación y la biorremediación, que utilizan plantas o microbios para descontaminar el suelo, son prometedoras; algunos estudios muestran la eliminación casi completa de estas sustancias nocivas (Koehle et al., 2023). Además, se piensa que los percloratos son menos prevalentes en las capas más profundas del regolito, lo que potencialmente ofrecería recursos más seguros para el cultivo (Wilson et al., 2016).
El pH elevado del regolito (~8.5) y las deficiencias de nutrientes (especialmente de nitrógeno) también requieren intervención. El compostaje de residuos orgánicos puede ayudar a neutralizar el pH al tiempo que enriquece el suelo con nutrientes vitales. Las misiones iniciales podrían necesitar llevar fertilizantes desde la Tierra para poner en marcha el sistema hasta que los recursos generados localmente puedan sostener la producción de cultivos. La integración de composta proveniente de material vegetal no comestible o desechos humanos podría establecer aún más un ciclo regenerativo, apoyando sucesivas generaciones de cultivos y mejorando la sostenibilidad general de la agricultura marciana.
Investigaciones y casos de éxito
Algunos de los proyectos de investigación que han trabajado y tenido avances significativos en cuanto a la posibilidad de cultivo en suelo marciano son:
Invernaderos Controlados: El cultivo se realiza en hábitats presurizados, calentados y cerrados (invernaderos) para proteger las plantas de las condiciones externas.
Modificación del Regolito marciano: Investigadores de la Universidad de Wageningen en los Países Bajos y la Universidad de Talca en Chile han logrado cultivar exitosamente diversas plantas (como tomates, lechugas y guisantes) en simuladores de suelo marciano mediante la adición de materia orgánica, como composta y desechos humanos tratados.
Bioingeniería y Microorganismos: Se están estudiando microorganismos extremófilos (como los encontrados en el desierto de Atacama) y bacterias fijadoras de nitrógeno para mejorar la fertilidad del suelo y descomponer compuestos tóxicos.
Sistemas Hidropónicos y Verticales: Métodos sin suelo, como la hidroponía (cultivo en agua rica en nutrientes) y la agricultura vertical, se consideran soluciones eficientes que ahorran agua y espacio.
Desarrollo de Cultivos Resistentes: China ha utilizado la mutación inducida por radiación en el espacio para crear variedades de cultivos más resistentes y productivos, que también tienen aplicaciones en la Tierra para enfrentar el cambio climático.
Proyectos de la NASA y Colaboraciones: La NASA cuenta con programas como “Growing Beyond Earth” y colabora con centros de investigación para probar nuevas variedades de plantas y técnicas en la Estación Espacial Internacional (ISS) y en simuladores terrestres.
Dado que nuestra investigación se centra en las condiciones del suelo marciano (simulado experimentalmente), nos basaremos principalmente en dos proyectos: Grow Mars y Mars Gardens. Donde los científicos utilizaron regolito marciano simulado (basado en análisis químicos de la NASA) para probar qué plantas pueden crecer en él. El suelo real de Marte contiene percloratos tóxicos, por lo que una parte crucial de la investigación es determinar cómo eliminar estos químicos o enmendar el suelo.
Se ha experimentado con una variedad de métodos, incluyendo la agricultura hidropónica (cultivo en agua rica en nutrientes), hidroponia e invernaderos de ambiente controlado para optimizar el crecimiento y el uso de recursos. Probando más de 45 tipos de plantas, incluyendo lechugas, papas, tomates, espinacas, cacahuates, y cebollas, con diferentes grados de éxito.
Las oportunidades que surgen de estas investigaciones son enormes. Las tecnologías diseñadas para la agricultura espacial se están aplicando ya en la Tierra para enfrentar la desertificación y la escasez hídrica. Las plantas cultivadas en microgravedad aportan información genética valiosa para crear variedades más resistentes a la sequía y al calor. Además, la cooperación internacional en proyectos espaciales impulsa nuevas alianzas científicas que aceleran la innovación agrícola global.
La agricultura espacial no es solo un desafío científico, sino una oportunidad de transformación planetaria. Los mismos sistemas que garantizan la vida fuera de la Tierra permitirán construir un modelo agrícola más eficiente, sostenible y resiliente aquí, en nuestro propio planeta.
Para poder observar y registrar de la manera más precisa posible las diferencias entre el crecimiento de las lechugas en condiciones terrestres, versus de suelo marciano y “con la ayuda” de materia orgánica para evaluar el impacto de esta última.
Para propósitos del nivel y la posibilidad de réplica del material consultado, seleccionamos materiales por su viabilidad económica y su naturaleza ergonómica, lo que permite una manipulación segura y autónoma por parte de todos los integrantes del equipo.
Para la simulación del suelo marciano ocuparemos:
Es inerte, lo que ha permitido en otras investigaciones añadir nutrientes específicos para ver si las plantas sobreviven en condiciones marcianas controladas.
Se adapta a las condiciones de cultivo de terrarios en casa, ya que su cultivo ocupa poco espacio, requieren poca profundidad de “suelo marciano” y su consumo de agua es eficiente.
El humus tiene la capacidad de introducir bacterias benéficas que el regolito marciano no tiene. Aporta nitrógeno, fósforo y potasio de forma orgánica, lo que compensa la falta de nutrientes del tezontle(nuestra base de regolito).
La composta vegetal, puede ayudar a retener el agua, simulando un sistema de riego eficiente, ya que el tezontle y el bicarbonato drenan muy rápido.
Tipo y Diseño de la Investigación
Instrumentos y Materiales
Materiales:
Instrumentos:
FASE 1 y 2. Preparación y fase de cultivo y germinación.
El 22 de febrero de 2026 se inició el cultivo de los 3 terrarios en las condiciones mencionadas y comienza la medición y documentación del desarrollo. (Imagenes de preparación de terrarios en anexo 4)
Fase II. Observación y Medición
De acuerdo a las observaciones recabadas, y comparándolas con los proyectos que consultamos de astro-agricultura para el caso de Marte, llegamos a las siguientes conclusiones:
Las semillas plantadas en el terrario C, no solo tardaron más tiempo en germinar, sino que además, las plantas del terrario C crecían más lentas.
Pensamos que el regolito, incluso enriquecido, actúa como un sustrato de alta resistencia inicial. La lechuga tardó un 80% más de tiempo en germinar en el Terrario C que en el A (9 días vs. 5 días).Esto podría significar que las propiedades regolito (posiblemente compactación, pH o disponibilidad de nutrientes) dificultan la hidratación de la semilla o la emergencia del brote.
Sin embargo, una vez que brotaron su crecimiento fue muy parecido al del terrario A (Tierra), lo que nos hace pensar que el efecto del humus de lombriz y la composta fue de gran ayuda para mantener su crecimiento.
De acuerdo a la velocidad con la que germinaron, las lentejas fueron la especie más resiliente y apta para nuestro experimento. Su germinación fue casi idéntica en ambos medios (3 vs. 4 días), mostrando una indiferencia relativa al sustrato que la lechuga no tiene.
La literatura consultada nos dice que las leguminosas poseen reservas energéticas mayores en sus cotiledones, lo que les permite establecerse con fuerza antes de depender totalmente de los nutrientes del regolito.
Ninguna planta germinó en el terrario B. Pensando en estas observaciones y en la investigación del suelo marciano, el regolito por sí solo es estéril o inhibidor para la vida vegetal a corto plazo.
Sin el proceso de “enriquecimiento” (enmiendas orgánicas o fertilización), las semillas no logran romper la latencia o carecen de los nutrientes necesarios para activar el metabolismo. El humus de lombriz le brindó bacterias benéficas y nutrientes que el regolito por sí solo, no tiene. La composta vegetal le ayudó a retener el agua, simulando un sistema de riego eficiente.
Adicionalmente, hay que considerar que el tezontle usado para la simulación del regolito marciano en condiciones terrestres, permite una excelente aireación de las raíces y evita que las plantas se ahoguen.
Esto confirma la necesidad de procesos de biorremediación previos antes de cultivar en otros planetas y de la posibilidad de usar estas estrategias de enmienda para zonas de la tierra en donde el cultivo de plantas es muy dificil debido al desgaste del suelo.
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