Представьте, что вы высадились на Марсе и смогли вырастить себе обед, используя не запасы с Земли, а ресурсы самой планеты — пыль, атмосферу и микробы, уже живущие там. Для долгого времени это казалось фантастикой: марсианская поверхность покрыта минералами, но плодородной почвы, органических веществ для роста растений, на ней нет.
Исследователи из Германии нашли способ обойти это ограничение. Они превратили марсианскую пыль в рабочую систему удобрений, используя живучие микробы. Результаты были опубликованном в журнале Chemical Engineering Journal.
«Наши результаты способствуют развитию технологии производства удобрений непосредственно на месте для устойчивого земледелия на Марсе», — отмечают ученые.
Цианобактерии: ключ к марсианскому урожаю
Ключевыми действующими лицами стали цианобактерии, или сине-зеленые водоросли. Эти микроскопические организмы необычайно выносливы: они способны выживать в экстремальных условиях, используют углекислый газ марсианской атмосферы, выделяют кислород и извлекают питательные вещества из минеральной пыли.
Чтобы проверить идею, исследователи создали искусственный марсианский грунт — MGS-1. В этой имитации они культивировали цианобактерии, комбинируя пыль с CO₂, что позволило микробам наращивать биомассу исключительно из ресурсов, доступных на Марсе.
От микробов к удобрению
Следующий шаг заключался в превращении биомассы в вещества, которые могут питать растения. Для этого команда использовала анаэробную ферментацию — процесс разложения органики без кислорода. Предварительный нагрев ускорял расщепление, а поддержание температуры около 35 °C давало оптимальный результат. Ученые тщательно рассчитали соотношение биомассы и выхода аммония, чтобы обеспечить растения необходимым питательным веществом.
Эффективность проверили на ряске (Lemna sp.) — водном растении, богатом белком и употребляемом в пищу. Результат удивил: всего1 грамм высушенных цианобактерий способен дать питательные вещества для того, чтобы вырастить 27 граммов свежей растительной массы ряски. Это примерно как если бы вы взяли маленькую горсть удобрения и смогли вырастить из нее почти 30 раз больше свежих листьев обычного салата или шпината.
«Несмотря на трудности, полученный дигестат позволил получить высокую урожайность биомассы Lemna sp. — 27 г влажной массы на грамм сухой массы цианобактерий, что демонстрирует его потенциал в качестве гидропонного удобрения», — подчеркивают авторы исследования.
Дополнительно во время ферментации образовывался метан, газ с высокой энергетической ценностью. Его можно собирать и использовать как топливо, что добавляет системе еще один полезный функционал.
Будущее автономных поселений
Это исследование намекает на будущее, где астронавты будут меньше зависеть от Земли. Микробы, марсианская пыль и простые биологические процессы могут создать замкнутые системы, способные обеспечивать пищу, кислород и энергию.
«Можно представить огород на Марсе, полностью работающий на местных ресурсах — без почвы, удобрений и пресной воды. Такая самодостаточность крайне важна для устойчивости будущих поселений», — говорит Тиаго Рамальо, ведущий исследователь и аспирант Бременского университета.
Однако ученые отмечают, что работы еще много. Следующий шаг — интеграция этой технологии с другими методами жизнеобеспечения, чтобы создать полностью автономную среду.
По мнению исследователей, если микробы могут преобразовывать пыль и углекислый газ в удобрение на другой планете, почему бы не использовать их для устойчивого сельского хозяйства у нас дома?
Ученые проверили, как растет картофель в «лунном грунте»
Как долго земные микробы проживут на Марсе — ответило исследование
Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX