Заниматься Сельским Хозяйством На Марсе Будет Намного Сложнее, Чем Казалось В «Марсианине»

Выращивание растений в почве Красной планеты потребует добавления питательных веществ и удаления токсичных химических веществ

Чтобы подготовиться к будущему, в котором астронавты могли бы выращивать собственную пищу на Марсе, исследователи пытаются выращивать сельскохозяйственные культуры в лаборатории с помощью поддельной марсианской грязи.

Остапенко Елена/исток/Getty Images Plus

Поделитесь этим:

18 ноября 2020 года в 6:00 утра

В фильме «Марсианин» астронавт Марк Уотни (которого играет Мэтт Деймон) выживает, оказавшись на Красной планете, выращивая картофель в марсианской грязи, удобренной фекалиями.

Будущие астронавты Марса могли бы выращивать сельскохозяйственные культуры в грязи, чтобы не полагаться исключительно на миссии по пополнению запасов, и выращивать большее количество и разнообразие продуктов питания, чем только с помощью гидропоники (SN: 11/4/11). Но новые лабораторные эксперименты показывают, что выращивание продуктов питания на Красной планете будет намного сложнее, чем просто посадка культур с кормом (SN: 9/22/15).

Исследователи посадили салат-латук и сорняк Arabidopsis thaliana в три вида поддельной марсианской грязи. Два были сделаны из материалов, добытых на Гавайях или в пустыне Мохаве, которые выглядят как грязь на Марсе. Чтобы еще точнее имитировать состав поверхности Марса, третий был сделан с нуля с использованием вулканической породы, глины, солей и других химических ингредиентов, которые марсоход Curiosity НАСА видел на Красной планете (SN: 1/31/19). В то время как и салат, и A.thaliana выжили в естественных почвах, похожих на Марс, ни один из них не мог расти в синтетической грязи, сообщают исследователи в предстоящем 15 января «Икаре».

«Неудивительно, что по мере того, как вы получаете, которая становится все более и более точной, ближе к Марсу, растениям становится все труднее и труднее расти в нем», — говорит ученый-планетолог Кевин Кэннон из Школы шахт Колорадо в Голдене, штат Колорадо., который помогал создавать синтетическую грязь Марса, но не участвовал в новом исследовании.

Подпишитесь на Последние Новости науки

Заголовки и резюме последних научных новостных статей, доставленных на ваш почтовый ящик

Спасибо, что зарегистрировались!

Была проблема с вашей регистрацией.

Почва на Земле полна микробов и других органических веществ, которые помогают растениям расти, но марсианская грязь — это в основном дробленая порода. Новый результат «говорит вам, что если вы хотите выращивать растения на Марсе с использованием почвы, вам придется приложить много усилий, чтобы превратить этот материал во что-то, в чем могут расти растения», — говорит Кэннон.

Биохимик Эндрю Палмер и его коллеги из Технологического института Флориды в Мельбурне посадили листья салата и семена A.thaliana в имитацию марсианской грязи при контролируемом освещении и температуре в помещении, точно так же, как астронавты на Марсе. Растения выращивались при температуре 22 °C и влажности около 70 процентов.

Семена обоих видов прорастали и росли в грязи, добытой на Гавайях или в пустыне Мохаве, при условии, что растения были удобрены коктейлем из азота, калия, кальция и других питательных веществ. Никакие семена ни одного из видов не могли прорасти в синтетической грязи, поэтому «мы выращивали растения в условиях, подобных гидропонике, а затем переносили их» в искусственную грязь, говорит Палмер. Но даже при внесении удобрений эти саженцы погибали в течение недели после пересадки.

В лабораторных экспериментах салат-латук мог расти в похожей на Марс почве пустыни Мохаве (на фото) до тех пор, пока почва была удобрена азотом, калием, кальцием и другими питательными веществами. Натан Хэдленд

Команда Палмера подозревала, что проблема с синтетической марсианской грязью заключалась в ее высоком pH, который составлял около 9,5. Две естественные почвы имели уровень pH около 7. Когда исследователи обработали синтетическую грязь серной кислотой, чтобы снизить рН до 7,2, пересаженные саженцы выжили еще неделю, но в конечном итоге погибли.

Команда также столкнулась с другой проблемой: оригинальный рецепт синтетической грязи не включал перхлорат кальция, токсичную соль, которая, по последним наблюдениям, составляет около 2 процентов поверхности Марса. Когда команда Палмера добавила его в концентрациях, аналогичных тем, которые наблюдались на Марсе, ни салат, ни A.thaliana вообще не росли в грязи.

«Перхлорат является серьезной проблемой» для марсианского сельского хозяйства, — говорит Эдвард Гуинан, астробиолог из Университета Вилланова в Пенсильвании, который не принимал участия в этой работе. Но перхлорат кальция, возможно, не обязательно должен быть демонстратором. «На Земле есть бактерии, которые употребляют перхлораты в пищу», — говорит Гуинан. Когда микробы едят соль, они выделяют кислород. Если бы эти бактерии были доставлены с Земли на Марс, чтобы пожевать перхлораты в марсианской грязи, Гуинан полагает, что организмы могли бы не только избавиться от токсичного компонента грязи, но, возможно, также помочь производить пригодный для дыхания кислород для астронавтов.

Более того, точная обработка, необходимая для того, чтобы сделать марсианскую грязь пригодной для возделывания, может варьироваться в зависимости от того, где астронавты строят свою усадьбу. «Вероятно, это зависит от того, где вы приземляетесь, какова будет геология и химия почвы», — говорит Гуинан.

Чтобы изучить, как это разнообразие может повлиять на будущие методы ведения сельского хозяйства, геохимик Лаура Факрелл из Университета Джорджии в Афинах и ее коллеги смешали пять новых типов искусственной грязи Марса. Рецепты этих поддельных марсианских материалов, также опубликованные в «Икаре» 15 января, основаны на наблюдениях за поверхностью Марса с помощью марсоходов Curiosity, Spirit и Opportunity, а также космических аппаратов НАСА Mars Global Surveyor и Mars Reconnaissance Orbiter.

Каждая новая искусственная грязь Марса представляет собой смесь материалов, которые можно было бы найти или изготовить на Красной планете. Один из них предназначен для представления средней композиции по всему Марсу, аналогичной синтетическому материалу, созданному командой Кэннона. Остальные четыре разновидности имеют несколько иной состав, например, грязь, которая особенно богата карбонатами или сульфатами. По словам Факрелла, эта коллекция «расширяет палитру того, что у нас есть» в качестве испытательных площадок для сельскохозяйственных экспериментов.

Сейчас она использует свой запас для проведения предварительных экспериментов по выращиванию растений. До сих пор лучше всего росло бобовое растение, называемое бобовой молью, которое по питательности аналогично сое, но более устойчиво к засухе. «Но они не обязательно супер здоровы», — говорит Факрелл. Будущие эксперименты могли бы изучить, какие питательные коктейли помогают растениям выживать в различных искусственных марсианских ландшафтах. Но это совершенно ясно, говорит Факрелл: «Это не так просто, как кажется на Марсианине».

Вопросы или комментарии к этой статье? Напишите нам по электронной почте по адресу feedback@sciencenews.org

Версия этой статьи появится в выпуске Science News от 19 декабря 2020 года.

https://www.sciencenews.org/article/mars-farming-harder-martian-regolith-soil

Ссылка на основную публикацию