Соевые бобы — самая перспективная культура для выращивания на Марсе
Поскольку НАСА планирует свою первую пилотируемую миссию на Красную планету в середине 2030-х годов, людей, которые будут населять планету, правильнее считать не астронавтами, а фермерами.
«Поездка на Марс обычно занимает около четырех с половиной лет, - говорит Брюс Бугби, ботаник из Университета штата Юта. - Теоретически, с собой можно взять запас продуктов, но это будет очень дорого». Также нельзя полагаться на межпланетную ракетную доставку, так как она займет от 210 дней. «Чтобы наладить нормальный образ жизни, жителям Марса придется есть местные продукты. Это значит, что следует найти способ производить продукты на Марсе из переработанных отходов, - объясняет Бугби. - Если мы не сможем осуществить собственный цикл производства пищи, мы не сможем жить на Красной планете».
На фото: профессора штата Юта Брюс Бугби (слева) и Лэнс Зеефельдт.
Более 30 лет Бугби сотрудничает с НАСА в разработке закрытых систем для выращивания растений на борту космических челноков и на Международной космической станции. Сегодня существуют небольшие искусственные теплицы, в которых растения выращивают в питательных средах со строгим контролем параметров окружающей среды.
Как говорит Роберт Хайнс, заслуженный ученый из Университета Айдахо, Марс бросил людям настоящий вызов. Некоторые проблемы достаточно типичны — где взять достаточное количество воды и питательных веществ, а другие — уникальны: космическое излучение, отсутствие атмосферы и низкий уровень освещенности.
Чтобы создать технологию, необходимую для обеспечения астронавтом пищей в длительных космических перелетах, НАСА создало CUBES - Центр по использованию биологической техники в космосе). Пятилетний проект стоимостью 15 миллионов долларов и финансируемый НАСА, возглавит Адам Аркин, профессор биоинженерии в Калифорнийском университете в Беркли. Партнерами программы выступают также другие известные американские университеты.
Почва Земли представляет собой смесь минералов, органического вещества, газов, жидкостей и бесчисленных организмов. Красная планета покрыта измельченной вулканической породой, в которой нет ничего живого. Марс, однако, имеет двуокись углерода, некоторый предполагает наличие азота в атмосфере.
В качестве первого шага в колонизации Марса коллега Бугби биохимик Ланс Зеефельдт изучат способы конверсии атмосферного азота в аммиак с использованием бактерий и солнечной энергии. «Мы также рассмотрим прививки бобовых растений бактериями из группы Rhizobium , чтобы помочь им фиксировать газообразный азот из атмосферы и преобразовывать его в более удобную форму азота для питания», - говорит Бугби.
Однако, чтобы достичь этого, необходимо освещение. Хотя свет на Марсе более рассеян, чем на Земле, он все же доступен.
«У Марса есть только 60% нашей земной интенсивности света на поверхности, что означает сокращение фотосинтеза, - объясняет Бугби. - Но этого света достаточно для выращивания сельскохозяйственных культур».
Бугби и его коллеги также планируют использовать законы биологии, чтобы выяснить, как превратить пыль, покрывающую марсианский ландшафт, в плодородные пахотные земли. «Биология более эффективна, чем механические подходы, такие как фильтрация воды», - говорит он.
Первоначально группе CUBES, возможно, придется иметь дело с токсичными химикатами. «В почве присутствуют перхлораты, которые довольно токсичны для человека. Мы надеемся развить растения, которые могут поглощать токсины и очищать почву, - объясняет Бугби. - Мы также хотим понять, какие токсины попадают в пищевую цепь через растение. Возможно, мы сможем выращивать растения, которые не поглощают перхлораты». Еще одним препятствием станет выяснение того, как выращивать продукты из переработанных отходов в небольшой закрытой системе. «Изучение Марса означает почти идеальную рециркуляцию воды, питательных веществ, газов и частей растений, которые не потребляются, - говорит ученый. - Мы начнем с рециркуляции, гидропонной системы и постепенно расширим наработки до использования марсианской почвы».
Наибольшую перспективу для выращивания на Марсе, по мнению Бугби, имеют соевые бобы. «Соевые бобы - важная культура для Марса из-за разнообразия продуктов, которые можно из них сделать», - говорит он.
Из-за многочисленных ограничений на Марсе, потенциальные космические путешественники должны будут пересмотреть свои диеты. «Эффективная диета Марса не будет включать фрукты или орехи, выращенные на деревьях. Кроме того, здесь не будет животноводства, так как корма для животных обойдутся слишком дорого, и, соответственно не будет еды из животных. Живущим на Марсе придется придерживаться строго вегетарианской диеты», - сообщил Бугби.
Некоторые эксперты полагают, что те, кто рискует поселиться на Марс, должны будут жить лишь на витаминах, сушеных продуктах и воде. Тем не менее, Бугби считает, что такой подход не полезен для будущих марсианских колонизаторов и грозит осложнениями. «Каждый день мы едим продукты, полученные из сотен растений, - говорит он. - Большинство диетологов рекомендуют диету, основанную, по меньшей мере, на 100 различных растениях. На Марсе НАСА хотели бы вырастить только около пяти».
Хотя инициатива CUBES ориентирована на глубокое освоение космоса, она также затрагивает практическую пользу и для землян.
«Когда вы проводите исследование, вы обнаруживаете множество вещей, которые вы специально не искали, - сказал Бугби. - Первоначально технология НАСА заставляла ученых думать о том, как создать сельское хозяйство закрытого типа, выращивать растения без солнечного света и мониторить их состояние в беспилотных летательных аппаратах. Новые данные, полученные во время наблюдения за растениями в совершенно другой среде, значительно улучшили понимание процессов в корневой зоне при вегетации в условиях низкой гравитации.
«Плотность корней намного выше в космических теплицах по сравнению с полевыми культурами, и мы много узнаем о том, как лучше управлять корневыми зонами сельскохозяйственных культур для потребления ак для воды, так и для питательных веществ», - заявил Хайнс. Некоторые из этих уроков применяются к орошаемым полевым культурам на Земле для повышения эффективности использования азота и оптимизации сроков применения пестицидов. «Питомники и теплицы с подобными корневыми зонами высокой плотности при выращивании теперь могут основываться на детальном понимании физических и гидравлических свойств», - добавляет Хайнс.
«Часть марсианских экспериментов может иметь большую ценность для производства продуктов питания на Земле, - добавил Бугби. - Что, если мы обнаружим новые бактерии, которые могли бы помочь в Айове увеличить урожайность кукурузы за счет дополнительного поглощения азота? Это было бы огромной помощью для сельского хозяйства Земли!» (Источник: agriculture.com. Автор: Лори Бедорд).