Завтрак на Марсе: почему производство продуктов питания на Красной планете будет проблемой?
Четыре года назад Вигер Вамелинк, эколог по растениям из Университета Вагенингена, вместе с 50 другими гостями пообедал в отеле New World в Нидерландах. На первый взгляд меню могло показаться вполне обычным, хотя и приготовленным с кулинарным мастерством: сначала гороховое пюре, затем крапивный суп с ржаным хлебом и муссом из редьки и, наконец, морковный сорбет. Это было необыкновенное событие, потому что используемые овощи были выращены Вамлинком и его командой на смоделированной марсианской и лунной почве. С тех пор выросли еще десять культур, включая киноа, кресс-салат, рукколу и помидоры. Они использовали почву, созданную из измельченных вулканических пород, собранных на голубой планете: они отсортировали их по размеру, а затем смешали в соотношении, которое соответствует анализу марсохода, работающего непосредственно на Марсе.
Фото: https://mindmatters.ai/
Описанный грунт был первоначально создан для проверки на Земле, как роботизированные транспортные средства и скафандры могут выдерживать контакт с материалами на поверхности Марса и Луны. Однако мало кто мог предположить, что однажды мы сможем возделывать там землю. Сначала высказывались опасения по поводу его структуры, особенно после первых попыток посадить модельный лунный грунт, чьи крошечные острые как бритва камешки прорезают корни растений. Однако благодаря движению древней воды и стойкой ветровой эрозии поверхность Марса кажется многообещающей для культивирования, что было подтверждено успешным моделированием.
«С точки зрения питания нет никакой разницы между марсианскими культурами и теми, что растут на Земле», – объясняет Вамлинк. А по вкусовым качествам его больше всего впечатлили сладкие помидоры. Итак, теперь они и команда пытаются улучшить урожай, пропитывая тестовую почву богатой азотом человеческой мочой, которая будет доступна во время пилотируемой миссии на Красную планету. Они также планируют использовать бактерии, которые связывают больше атмосферного азота, а также питаются солями перхлоратов, которые встречаются в почве.
Тушеный картофель
Профессора Эд Гинан и Алисия Эглин, руководитель проекта Red Thumbs в университете Вилланова в Пенсильвании, уже достигли нескольких успехов в культивировании собственной имитации марсианской почвы. Первоначально они работали с камнями из пустыни Мохаве, а позже установили в модельную почву дождевых червей, которые могут выделять азот из мертвого органического вещества. В 2018 году о проекте заговорили заголовки: когда команда успешно выращивала ячмень и хмель, международные СМИ с энтузиазмом писали о перспективах первого пива Mars.
Несколько лет спустя исследователи добавили в теплицу помидоры, чеснок, шпинат, базилик, капусту, салат, рукколу, лук и редис. Качество урожая варьируется, но наиболее успешным является капуста, которая даже лучше растет в марсианской симуляции, чем в земном пальце. Ученые все еще борются с другими продуктами питания, такими как столь необходимый и богатый питательными веществами картофель. Оказалось, что они прекрасно себя чувствуют в не очень плотной почве, тогда как тяжелая имитационная почва значительно укрепляется во время полива, и клубни просто задыхаются.
Даже на Земле сельскохозяйственные монокультуры часто страдают от истощения основных питательных веществ, необходимых для роста конкретного растения, и недостаточно пополняются почвой после сбора урожая. Поэтому фермеры часто вводят другие виды в ту же зону выращивания. Хотя они не могут конкурировать с основной культурой из-за более мелких корней, они все же сохраняют в почве азот, повышающий плодородие. Поэтому теперь Эглин намерен испытать сою, которая является важным источником белка. А также кукуруза или камбала, листовые овощи, используемые в карибской кухне.
Какими бы успешными ни были описанные проекты, мы должны помнить, что область моделирования ограничена вполне реальными ограничениями. Кристель Пай из Европейского космического агентства участвует в программе MELiSSA, «микроэкологической альтернативной системе жизнеобеспечения», которая исследует ряд технологий для пилотируемых полетов на большие расстояния. К ним относятся бактериальные биореакторы, которые превращают биологические отходы космонавтов в воздух, воду и пищу.
MELiSSA оказала поддержку Wamelink, но Пай подчеркивает, что любой успех модельной почвы основан на ограниченных географических особенностях, которые необходимо учитывать: «Это основа, но ее, вероятно, нельзя распространить на какое-либо место на Марсе. Мы всегда очень осторожны, когда дело касается материалов для моделирования. Чрезвычайно сложно уловить все характеристики поверхности красной планеты в одном образце».
Настойчивость на Марсе
Возможно, единственный способ безопасно смоделировать поверхность Марса – это собрать образцы прямо с красной планеты и доставить их на Землю. 30 июля НАСА запустило к Марсу новый марсоход Perseverance, который сосредоточится на древних отложениях в кратере Дельты озера. Если все пойдет по плану, марсоход приземлится в феврале следующего года в том, что ученые считают самым плодородным регионом на планете. А поскольку у корабля есть энергетическая система на основе плутония, он сможет теоретически анализировать поверхность в течение десятилетий. В то время как предыдущие миссии искали доказательства прежних условий жизни, «Персеверанс» пойдет еще дальше и будет искать следы древних микробных форм жизни. При этом он должен собрать образцы горных пород и сохранить их для будущей роботизированной миссии, которая доставит их на Землю для анализа. А пока площадка моделирования представляет все, с чем мы можем работать.
Хотя можно создать подходящее моделирование грунта, остается еще много проблем. Марс вращается вокруг Солнца примерно на 80 миллионов километров дальше Земли, поэтому его средняя температура поверхности составляет -63 °C. Из-за наклона оси вращения и очень эллиптической орбиты красная планета также испытывает резкие изменения условий во время смены времен года. Еще одно препятствие – атмосфера: она намного слабее земной и не содержит азота, необходимого для роста растений. В нем преобладает углекислый газ, важный для фотосинтеза; однако его концентрация настолько мала, что потенциальная флора столкнется с серьезными проблемами при получении его из воздуха. В то же время тонкая газовая оболочка не защищает почву от космического излучения, что означает неблагоприятную среду для любых микроорганизмов, которые могут быть вовлечены в переработку питательных веществ из мертвых растений.
Фермеры без земли
Дженнифер Уодсворт из Британского центра астробиологии показала, что солнечное излучение может активировать соединения хлора в марсианской почве и превращать их в токсичные соли перхлората. Они токсичны при проглатывании и вызывают гипотиреоз, то есть, снижение функции щитовидной железы и связанные с этим метаболические проблемы. Токсичные тяжелые металлы, такие как кадмий, ртуть и железо, обнаруженные в марсианской почве, также являются серьезным препятствием. Вигер Вамелинк объясняет: «Растения могут обрабатывать эти вещества. Но если мы съедим их тогда, это может стать проблемой для нас».
Другой возможностью является метод выращивания без использования почвы, называемый аэропоникой, когда корни зелени, взвешенные в воздухе, опрыскиваются водяным туманом, богатым питательными веществами. Альтернативой этому является гидропоника, при которой корни погружаются в питательную жидкость. Возможно выращивание более крупных и быстрорастущих культур, что также было продемонстрировано на Международной космической станции, где астронавтам удалось вырастить салат. По словам Вамлинка, они были так довольны урожаем, что для анализа ученым оставалось всего несколько образцов – большая часть сбора была организована командой…
Однако воздушного или водного земледелия в длительных путешествиях на Марс, вероятно, будет недостаточно. «Выращивать картофель с помощью гидрокультуры действительно сложно. И нельзя есть только салаты или помидоры, потому что организму просто нужно больше калорий», – описывает Вамлинк. Так что в любом случае еда на марсианской базе будет играть важную роль. Сидеть вместе за столом будет неоценимо для психического здоровья членов новаторских миссий, живущих за миллионы миль от дома. И кто знает, может, в меню появится ржаной хлеб и мусс из редьки.
#Выращивание #Завтрак #Красная планета #Марс #Питание #Проблема #Продукты питания
Обсудим?
Смотрите также:
