Что можно вырастить на марсе
Можно ли выращивать растения в лунном и марсианском грунте?
Человечество уже достаточно давно грезит колонизацией других планет. Но давайте представим, что гипотетическая миссия на Марс состоялась. Первые поселенцы успешно высадились на поверхность Красной Планеты и построили базу. А вот что им делать, когда закончатся запасы, привезенные с Земли? Самый простой выход — начать возделывать сельскохозяйственные культуры. Но пригоден ли грунт других космических тел для этого? Подобный вопросом задались и ученые из Нидерландов.
Выращивать растения на Марсе — реально
Как вырастить растения на Марсе?
По сообщению редакции журнала Sciencedaily, исследователи из Вагенингенского университета в Нидерландах проверили, можно ли заниматься сельским хозяйством за пределами Земли. Для этого они протестировали разработанные в NASA аналоги лунного и марсианского грунтов. Исследование возглавлял доктор Вигер Вамелинк. Он и его коллеги засеяли образцы грунта десятью разными сельхоз культурами: кресс-салатом, рукколой, томатами, редисом, рожью, шпинатом, киноа, горохом, шнитт-луком и луком-пореем. Помимо этого, все эти же растения посадили и в обычную земную почву, которая выступала в качестве контроля.
В итоге девять из десяти посеянных культур взошли и их можно было собрать. Более того, анализ показал, что растения являются вполне съедобными и мало чем отличаются от «земных». Подкачал лишь шпинат, который ни в какую не хотел расти в «инопланетном» грунте. При этом общее количество выросшей биомассы растений было примерно одинаковым в земном и марсианском грунте. Луна в этом плане показала чуть худшие результаты. А что вы думаете по этому поводу? Расскажите об этом в нашем чате в Телеграм.
Мы были в восторге, когда увидели, что первые помидоры, выращенные на марсианской почве, стали красными. Это означало, что был сделан уверенный шаг к разработке технологии по созданию устойчивой закрытой сельскохозяйственной экосистемы. — сказал доктор Вигер Вамелинк.
Но и это еще не все. Некоторые растения даже дали семена. В частности, редис, рожь и кресс-салат. Эти семена были протестированы на всхожесть, и они оказались пригодными для дальнейшего засеивания и разведения культур. Ученые полагают, что их исследование — это важный шаг к созданию устойчивых автономных колоний за пределами Земли, которые будут обеспечивать себя пищей самостоятельно. Конечно, изыскание ученых не учитывает факт наличия космической радиации и отсутствия атмосферы. Но ведь никто не запрещает, грубо говоря, прилететь на Марс с семенами и построить теплицы с поддержанием подходящих условий внутренней среды. А грунт можно будет взять прямо на месте.
Примерно так выглядит грунт Марса. Именно за счет его цвета планета и называется «красной»
Однако же на этом интересные моменты не заканчиваются. Тот факт, что земной и марсианский грунты «выступили» практически одинаково говорит не только о пригодности поверхности планеты к ведению сельского хозяйства, но и о том, что вполне вероятно какое-то время назад на Марсе вполне успешно могла существовать растительная жизнь.
Что нужно для прокормления миллиона человек на Марсе: особенности АПК Красной планеты
Сколько часов в день придется работать марсианским огородникам и какие культуры посадят в первую очередь?
В 2017 году Илон Маск изложил свои грандиозные планы относительно будущего компании SpaceX, которая доставит человечество на Марс. За десятилетия во время десятков тысяч полетов миллионы людей доставят космические корабли на поверхность Красной планеты. Это минимум, как говорит Маск, чтобы создать самоподдерживающуюся цивилизацию.
Возникает множество вопросов, среди которых один из главных – а что все эти люди будут есть?
Из всех технологий, которые человечеству необходимо освоить для колонизации Марса, еда может стать одной из самых больших проблем.
Марс практически ничего не предоставляет для производства продуктов питания. Там нет местных растений или животных, а Земля не может постоянно кормить Марс. Это обнуляет саму идею самодостаточности.
Итак, марсиане должны будут производить свою еду на местном уровне. А это означает, что без новейших технологий не обойтись.
Очевидно, что нельзя выращивать земные растения прямо на поверхности Марса: мороз и низкое атмосферное давление убьют растения еще до того, как они прорастут из семян.
В марсианском реголите нет никакого органического материала, а верхний слой содержит токсичные перхлораты.
Традиционная идея заключается в том, что марсианские садоводы будут выращивать свои культуры в гигантских теплицах, добавляя в реголит органический компонент. Правда, сначала из реголита предстоит удалить перхлораты.
Но самым первым этапом станет гидропоника. Растения разместят в гидропонических теплицах, где они будут получать богатые питательными веществами растворы с использованием ингредиентов, привезенных с Земли.
Вот конкретные примеры того, как это может выглядеть.
Одним из наиболее враждебных мест на Земле для человеческой жизни является Антарктида, но в 2018 году ученые на немецкой станции Neumayer II в Антарктиде собрали впечатляющий урожай овощей, выращенных полностью гидропонически в теплице EDEN ISS. Эта теплица является полностью автономной растущей средой со светодиодными растениями, гидропонными питательными веществами и контролем атмосферы.
В течение 9,5 месяцев удалось 268 килограммов пищи, используя всего 12,5 квадратных метра пространства. Ученые вырастили огурцы, салат и помидоры, которые на вкус так же хороши, как с собственного земного огорода.
В среднем, одному человеку пришлось затратить в день 3-4 часа для выращивания урожая.
Нет оснований полагать, что эта технология не сработает техника на Марсе, хотя управление атмосферой будет более сложным, поскольку вы не можете просто открыть окно, когда в теплице становится слишком влажно.
Беспокоитесь о низкой гравитации? Мы уже знаем, что можно выращивать растения в космосе. На Международной космической станции под названием Veggie Plant Growth System подобный эксперимент идет успешно.
В небольшой оранжерее астронавты собирают урожая трех видов салатов и употребляют их в пищу с приправами, взятыми с Земли.
Земной прототип оранжереи называется Advanced Plant Habitat и представляет собой камеру размером с мини-холодильник.
Аппарат предназначен для проверки того, как разные растения реагируют на микрогравитацию, и он почти полностью автономный с функциями регулирования температуры, полива и подкормки питательными веществами.
Недавно система тестировалась для выращивания карликовой пшеницы в условиях микрогравитации, и растения благополучно вегетировали.
Также ученые проверили, насколько хорошо будут расти различные растения в смоделированном марсианском реголите, и, самое главное, как они на вкус? Оказывается, ячмень, базилик, капуста, хмель, лук, чеснок, салат, сладкий картофель и мята преуспели. Вкус оказался аналогичен земным культурам.
В своей статье ученые-футурологи Кэннон и Бритт предполагают, что марсиане будут получать белок из растений, а также из сверчков. Насекомые богаты белком, их просто выращивать, а на Земле уже сейчас есть множество компаний, которые рады продавать сверчков практически в любой съедобной форме.
В плюс марсианам играют невероятные достижения в выращивании мяса: лаборатории производят говяжьи гамбургеры и куриное мясо без наличия скота и птицы.
Кэннон и Бритт построили модель для имитации потребностей в пище населения на Марсе, которое гипотетически выросло до миллиона человек в течение 100 земных лет.
Они предположили, что колонисты прибудут с Земли по 150 человек за один раз, учли естественные показатели рождаемости и смертности, натуральные роды и обычный прирост местного населения.
Итак, потребовалось бы почти 200 000 космических судов с продовольствием, если бы на Марсе не выращивалась пища. Но если бы марсиане взялись развивать местное АПК, это число сократилось бы до чуть более 50 000 судов снабжения за 100 лет.
Марсиане смогли бы достичь самообеспеченности в течение примерно 20 лет, если бы все сосредоточились на ведении сельского хозяйства.
Ученые подтвердили возможность выращивания на Марсе картофеля
Возможно, что когда-нибудь астронавты смогут повторить эксперимент главного героя «Марсианина» Марка Уотни и вырастить на красной планете картошку. Международный центр по картофелю (МЦК) в Лиме уже начал серию экспериментов, которые помогут выяснить, может ли картофель расти в марсианских атмосферных условиях, и тем самым доказать, что он может выращиваться в экстремальных климатических условиях на Земле.
МЦК был основан в 1971 году указом перуанского правительства. С момента своего основания Центр стремится к сокращению масштабов нищеты и достижения продовольственной безопасности в развивающихся странах посредством научных исследований и деятельности, связанной с возвращением генетических ресурсов картофеля. Помимо этого, ученые Центра выводят новые сорта картофеля и других клубневых и корневых сельскохозяйственных культур и занимаются управлением природными ресурсами в Андах и других горных районах.
В конце 2015 года Международный центр по картофелю начал сотрудничать с НАСА, чтобы попытаться вырастить картофель в условиях, приближенных к марсианским. Проект был задуман Центром для того, чтобы понять, можно ли выращивать картофель на Марсе и посмотреть, как клубни приспосабливаются к экстремальным условиям, аналогичных тем, которые можно наблюдать в регионах, страдающих от изменения климата и природных катаклизмов.
Второй этап эксперимента МЦК начался 14 февраля 2016 года, когда клубень посадили в специально построенный герметичный контейнер в кубсате — небольшом модульном спутнике, созданном сотрудниками Университета инженерных разработок и технологий (UTEC) в Лиме на основе планов и рекомендаций, предоставленных Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства исследовательского центре Эймса (NASA ARC). Предварительные результаты исследования оказались весьма успешными.
Внутри герметичной среды кубсат обеспечивает питание и воду, регулирует температуру и давление, соотносимые с дневными и ночными условиями Марса, а также уровень кислорода и углекислого газа. Специальные датчики постоянно контролируют эти условия, а камеры ведут прямую трансляцию, записывая состояние почвы в ожидании всходов картофеля.
Выращивание культур в Марсо-подобных условиях — важный этап эксперимента. Ученые уверены: если урожай выживет в тех испытаниях, которым он подвергается в кубсате, то у картофеля есть хороший шанс вырасти на Марсе. Исследователи планируют провести несколько дополнительных испытаний, чтобы выяснить, какие сорта картофеля справятся с этой задачей лучше всего. Они хотят понять, каковы минимальные условия для выживания саженцев.
Но почему именно картофель, а не любое другое растение? Согласно данным селекционера МЦК Уолтера Амороса (Walter Amoros), главное преимущество картофеля заключается в сильной генетической способности к адаптации в экстремальных условиях. Центр использует эту возможность в выведении модифицированных культур, которые могут перетерпеть такие суровые условия, как засуха или засоление. Таким образом мелкие фермеры могут выращивать еду на маргинальных территориях. Выращивать на Марсе именно картофель имеет смысл еще и потому, что именно это растение обладает наивысшей энергетической ценностью и при этом требует наименьшее количество площади для успешного произрастания среди всех сельскохозяйственных культур.
Одним из лучших сортов, проявивляющих наиболее высокую солеустойчивость, стал разработанный МЦК картофель для рассадки в субтропических низменностях и прибрежных районах Бангладеша с высокой концентрацией минералов в почве.
В 2016 году Международный центр по картофелю получил образец почвы, максимально приближенный по составу к грунтовой поверхности Марса. Земля, добытая из пустыни Пампас де ла Хойя, расположенной в южной части Перу, оказалась достаточно сухой и соленой, но исследователям удалось вырастить в ней клубни картофеля с помощью удобренной почвы.
После этих экспериментов ученые надеются, что следующие миссии на Марс будут сопровождаться попытками повторить уже в настоящем марсианском грунте. Для этого им придется подготовить почву с рыхлой структурой и полным набором питательных веществ, чтобы клубни получали достаточно воздуха и воды.
Аморос добавляет, что какими бы ни были последствия дальнейших экспедиций на Марс, удачный исход испытаний — хорошая новость. Потенциально картофель может помочь людям выжить в экстремальных условиях на Земле. «Результаты свидетельствуют о том, что наши усилия для выведения сортов с высоким потенциалом для укрепления продовольственной безопасности в тех районах, которые подвержены или будут подвержены воздействию изменения климата, приносят свои плоды», — отмечает он.
Новый проект показал, что можно вырастить на Марсе
Студенты предприняли все необходимые шаги, чтобы воспроизвести марсианские условия, с целью ответить на вопрос: можно ли выращивать растения в марсианской почве при пониженном освещении окружающей среды?
Среда на Марсе не совсем приветливая: в целом планета достаточно маленькая (примерно одна десятая массы Земли), холодная (-50°С) и пустынная. Атмосфера Марса очень тонкая, с повышенным содержанием углекислого газа. Марс удален от солнца на 141 миллион километров, то есть максимальная интенсивность солнечного света на Красной планете составляет около 43% от силы света на Земле. Однако есть и хорошие новости, например, углекислый газ и азот составляют около 95% и 2,6% атмосферы планеты соответственно. Однако в марсианской атмосфере нет озона, без него окна теплицы должны блокировать вредное ультрафиолетовое излучение.
Несколько миллиардов лет назад Марс мог похвастаться более благоприятной окружающей средой, включая океаны, умеренный климат и, вполне возможно, жизнь. С тех пор он потерял большую часть своих запасов атмосферы и воды. Эти суровые условия делают необходимым выращивание всех растений в нагретых, герметичных теплицах со значительной компенсацией влажности и воды.
В своих тепличных экспериментах студенты создали среду похожую на то, что можно было бы сделать в теплицах на Марсе. Например, они обеспечили растения примерно таким же количество солнечного света. Учитывая эти требования, студенты также экспериментировали с выращиванием некоторых растений гидропоникой.
Исследования показали, что рост культур может быть улучшен с помощью двух факторов: увеличения солнечного света с помощью многоволновых светодиодов и рыхления плотных марсианских почв (реголита) путем добавления горшечной почвы или фекалий дождевых червей.
После проведения множественных экспериментов, студенты исключили некоторые растения. Например, низкая освещенность на Марсе плохо подходит для выращивания культур, которые требуют много солнечного света, например помидоры, бобы, кукуруза или другие корневые растения. Морковь также не подходит для выращивания в марсианском реголите. Картофель не цветет в условиях симулирующей почвы и низкой освещенности, а вот батат показывает лучшие результаты.
Ученые обнаружили, что одуванчики будут процветать и иметь значительные преимущества на Марсе: они растут быстро, каждая часть растения съедобна, и у них высокая питательная ценность. Также расти на Марсе смогут салат, руккола, шпинат, горох, чеснок, капуста и лук.
Учёные выяснили, как выращивать растения на Марсе
Полёт на Марс уже почти гарантирован в течении следующего десятилетия или около того. Так как все: от NASA до враждующих между собой в сфере высоких технологий миллиардеров, устремили свой взор на “Красную Планету”. И время долгосрочного пребывания людей там, возможно, ненадолго будет отставать от времени их первого появления на Марсе.
Но прежде, чем мы всё это сделаем, нам нужно преодолеть множество препятствий, некоторые из которых носят чисто технический характер. Однако, с одной из этих проблем люди сталкиваются практически с тех пор, как наши предки спустились с деревьев – это выращивание сельскохозяйственных культур на новых территориях. И хотя мы никогда не путешествовали столь далеко от дома, есть определённый оптимизм в отношении наших навыков выращивания растений за пределами Земли.
Марс не так сильно отличается от Земли – с космической точки зрения они почти близнецы. Обе планеты имеют скальные поверхности и схожи по размерам, составу и силе притяжения. Наши миры настолько схожи, насколько мы можем достичь этого в пределах Солнечной системы. Возможно, Титан будет ещё более похож на Землю, но он значительно дальше от нас, что создаёт определённые трудности. На Марсе даже имеются запасы воды.
Поселение на Марсе. Авторы и пава: NASA.
Но Марс холоден – планета в среднем намного холоднее, чем даже самые полярные области Земли. И ему недостаёт атмосферы. Поэтому людям потребуется укрытие и воздух, так что мы должны также обеспечить этим и наших лиственных друзей. Что им нужно, чего нет у нас?
Ответ в почве
Почва, которой, разумеется, на Марсе нет. Почва – это больше, чем просто мелко измельчённые камни. Почва содержит множество необходимых для растений минералов. Правильная почва также содержит органические вещества – отмершие ткани и живые микробы. Без всего этого вы имеете только набор камней. И это то, что сейчас есть на Марсе – мы называем это “реголитом”.
Но люди учились земледелию во враждебной среде с тех пор, как мы сами стали выращивать себе еду. Мы можем сделать негостеприимную почву гостеприимной для сельскохозяйственных культур. Мы добавляем в почву отходы от растений или свои собственные. Мы делаем домашние сады плодоносными, добавляя прошлогодние листья. Мы используем комплексные химические удобрения, созданные в лабораториях. Ваш коллега может сбрасывать кофейную гужу и яблочные огрызки в горшок в офисе. Мы знаем, как сделать так, чтобы растениям понравилась почва, в которую мы их сажаем.
Возможный вид будущей марсианской колонии. Авторы и права: Bryan Versteeg / MarsOne.
Конечно и базовые минералы имеют в этом своё значение. На Марсе кроме этого есть некоторые довольно неприятные химикаты в реголите (такие как перхлораты), которые земные фермеры стараются держать вдали от своей почвы. Хорошей новостью тут является то, что избавиться от них можно просто промыв почву в воде. Итак, если вы промоете марсианскую почву и добавите компост – что вы сможете вырастить? Существует несколько команд учёных, которые работают именно над этим вопросом.
Эксперименты
В технологическом институте Флориды группа учёных и студентов попробовали свои навыки марсианского фермерства: они сажали сельскохозяйственные культуры в земную почву (в качестве контрольной группы) и в аналог марсианского реголита с добавкой удобрений. Они начали с салата и вскоре добавили к нему помидоры, горох и перец.
Терраформированный Марс в представлении художника. Авторы и права: Daein Ballard.
Но в этом эксперименте появилась загвоздка: ураган Мэтью прервал эксперимент команды из Флориды, в связи с чем студенты забыли полить свои посевы. Но Марс также имеет свои отвлекающие факторы, так что это стало новым испытанием растений – уже на живучесть. И большинство из посевов оказались в порядке, несмотря ни на что. Салат в экспериментах смог расти даже в необработанном реголите. Другим растениям потребовались удобрения, но в остальном они превосходно справлялись с ростом в подобных условиях.
Консистенция почвы
Дело заключается не только в питательных веществах. Группа из Виллановы обнаружила, что консистенция реголита, подобная глине, оказалась слишком плотной для многих растений (включая картофель – извини Марк Уотни) чтобы прорасти сквозь него. Но добавив в реголит материал из кофейной гущи и измельчённого картона, исследователи смогли взбить эту почву и облегчить задачу растениям по прорастанию сквозь неё.
Конечно удобрения и измельчённый картон не встречаются в естественных условиях на Марсе. И если вы будете просто импортировать их с Земли, то с таким же успехом можно будет просто привозить и еду. Поэтому учёные работают над тем, чтобы использовать в качестве разрыхлителей почвы червей и мелкие колонии бактерий, а отходы от марсианских колонистов могут оказаться полезны для получения высококачественных удобрений.
Существует ещё множество проблем, которые придётся преодолеть – низкая гравитация Марса является тут только одним ярким примером. Но эти исследования уже определённо дают надежду на то, что марсианские поселенцы смогут очищать горох и картофель, а возможно и варить пиво из культур, выращенных на их собственных марсианских фермах.