Выращивание растений в почве Красной планеты потребует добавления питательных веществ и удаления токсичных химических веществ
В фильме "Марсианин" астронавт Марк Уотни (его играет Мэтт Деймон) выживает, оказавшись на Красной планете, выращивая картофель в марсианской грязи, удобренной фекалиями.
Будущие астронавты Марса могли бы выращивать зерновые культуры в грязи, чтобы избежать исключительно полагаться на миссии пополнения запасов, и выращивать большее количество и разнообразие пищи, чем с помощью одной только гидропоники (SN: 11/4/11). Но новые лабораторные эксперименты показывают, что выращивание пищи 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 трех видах поддельной марсианской грязи. Два были сделаны из материалов, добытых на Гавайях или в пустыне Мохаве, которые выглядят как грязь на Марсе. Чтобы еще более точно имитировать состав марсианской поверхности, третий был сделан с нуля с использованием вулканических пород, глин, 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 болотистых естественных почвах , ни один из них не мог расти в синтетической грязи, сообщают исследователи в предстоящем январе. 15 Икар.
“Неудивительно, что по мере того, как вы получаете [грязь], которая становится все более и более точной, ближе к Марсу, растениям становится все труднее и труднее расти в ней”, - говорит планетолог Кевин Кэннон из Колорадской школы шахт в Голдене, штат Колорадо., который помог сделать синтетическую марсианскую грязь, но не участвовал в новом исследовании.
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, используя почву, вам придется приложить много усилий, чтобы превратить этот материал во что-то, в чем растения могут расти”, - говорит Кэннон.
Биохимик Эндрю Палмер и его коллеги из Флоридского технологического института 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 ° по Цельсию и влажности около 70 процентов.
Семена обоих видов прорастали и росли в грязи, добытой на Гавайях или в пустыне Мохаве, пока растения были удобрены коктейлем из азота, калия, кальция и других питательных веществ. Никакие семена обоих видов не могли прорасти в синтетической грязи, поэтому “мы выращивали растения в условиях гидропоники, а затем переносили их” в искусственную грязь, говорит Палмер. Но даже при внесении удобрений эти саженцы погибали в течение недели после пересадки.
Команда Палмера подозревала, что проблема с синтетической марсианской грязью заключалась в ее высоком рН, который составлял около 9,5. Две естественные почвы имели уровень рН около 7. Когда исследователи обработали синтетическую грязь серной кислотой, чтобы понизить рН до 7,2, пересаженные саженцы пережили дополнительную неделю, но в конечном итоге умерли.
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, подобных тем, которые наблюдались на Марсе, ни салат, ни A. thaliana вообще не росли в грязи.
"Перхлорат является серьезной проблемой" для марсианского земледелия, - говорит Эдвард Гуинан, астробиолог из Университета Вилланова в Пенсильвании, который не участвовал в этой работе. Но перхлорат кальция, возможно, не обязательно должен быть демонстратором. ” На Земле есть бактерии, которые любят перхлораты в качестве пищи", - говорит Гуинан. Когда микробы едят соль, они выделяют кислород. Если бы эти бактерии были доставлены с Земли на Марс, чтобы жевать перхлораты в марсианской грязи, Гуинан воображает, что организмы могли бы не только избавиться от токсичного компонента грязи, но, возможно, также помочь произвести пригодный для дыхания кислород для астронавтов.
Более того, точная обработка, необходимая для того, чтобы сделать марсианскую грязь пригодной для сельского хозяйства, может варьироваться в зависимости от того, где астронавты делают свою усадьбу. “Это, вероятно, зависит от того, где вы приземляетесь, какова будет геология и химия почвы”, - говорит Гуинан.
Чтобы исследовать, как это разнообразие может повлиять на будущие сельскохозяйственные практики, геохимик Лаура Фэкрелл из Университета Джорджии в Афинах и ее коллеги смешали пять новых типов искусственной грязи Марса. Рецепты этих фальшивых марсианских материалов также сообщаются в янв. 15 Icarus, основаны на наблюдениях поверхности Марса с марсоходов Curiosity, Spirit и Opportunity, а также космического аппарата НАСА Mars Global Surveyor и Mars Reconnaissance Orbiter.
Каждый новый искусственный марсианский грунт представляет собой смесь материалов, которые можно найти или изготовить на Красной планете. Один из них предназначен для представления средней композиции на Марсе, аналогичной синтетическому материалу, созданному командой Кэннона. Остальные четыре сорта имеют несколько иной состав, например грязь, которая особенно богата карбонатами или сульфатами. Эта коллекция " расширяет палитру того, что у нас есть” в качестве испытательных стендов для сельскохозяйственных экспериментов, говорит Факрелл.
Сейчас она использует свой запас для проведения предварительных экспериментов по выращиванию растений. До сих пор бобовые, называемые бобами моли, которые имеют сходное питательное содержание с соей, но более засухоустойчивы, росли лучше всего. “Но они не обязательно супер здоровы", - говорит Фэкрелл. Будущие эксперименты могли бы исследовать, какие питательные коктейли помогают растениям выживать в различных поддельных марсианских ландшафтах. Но вот что ясно, говорит Фэкрелл: "это не так просто, как кажется на Марсианине.”
Ставьте лайки и подписывайтесь на канал буду премного благодарен)))