Ученые узнали, как можно выращивать растения для питания на Марсе
Исследование возможности выращивания растений на Марсе для обеспечения будущих поселений продуктами питания выполнили ученые из Университета штата Айова, США. 17 августа статья с описанием проделанной работы была опубликована в журнале PLOS ONE.
Авторы статьи «Земледелие на Марсе: обработка базальтовой почвы реголита и имитаторов соленой воды поддерживает рост растений» экспериментально доказали возможность выращивания культурных растений на Марсе при использовании разработанных ими стратегий по увеличению содержания питательных веществ в марсианской почве и опреснению соленой воды.
Исследователи отмечают, что важнейшей задачей пилотируемых миссий на Марс является эффективное производство продуктов питания прямо на месте с использованием доступных на этой планете ресурсов, таких как почва, вода, питательные вещества и солнечная радиация.
Однако низкое содержание питательных веществ в марсианской почве и высокая соленость воды делают их непригодными для непосредственного выращивания на Марсе продовольственных культур. Это требует разработки специальных стратегий, которые бы решали эти проблемы, что и стало задачей данного исследования.
Первой задачей ученых стала имитация на Земле марсианских условий и марсианской почвы, которую можно было бы использовать для выращивания растений. Из научных источников известно, что поверхность Марса в основном базальтовая по составу вследствие прошлого вулканизма.
Поэтому почва марсианского реголита — это в большинстве своем выветренный базальт, который содержит такие соли, как сульфаты и перхлораты, основные макроэлементы (C, H, O, N, P, S, K, Mg, Na и Ca) и второстепенные элементы (Mn, Cr, Ni, Mo, Cu, Fe и Zn), необходимые для жизни растений.
Такая почва не обладает достаточной биодоступностью для растений питательных веществ и плохо удерживает воду из-за отсутствия органического углерода. При этом большая часть воды на поверхности Марса представлена полярными ледяными щитами, в которых есть линзы с жидкими рассолами.
Несмотря на то, что на Земле нет места, в котором бы точно воспроизводились марсианские условия, тем не менее суровый марсианский климат и геологические особенности сравнимы с некоторыми местами на Земле.
Это позволило ученым предположить, что если земные растения и микроорганизмы смогли приспособиться к таким условиям, то это можно будет сделать и на Марсе. Свои предположения ученые проверили экспериментально, имитируя в лаборатории условия на Марсе.
Исследователи высевали в горшки, содержащие базальтовую почву, имитирующую реголит, семена репы, салата и люцерны и поливали соленой водой. Для контроля семена высаживали в такие же горшки, но с садовой почвой и поливали их пресной водой. Всхожесть оценивали через неделю.
В результате растения репы, выращенные в почве, имитирующей базальтовый реголит, отставали в росте и выглядели нездоровыми по сравнению с выращенными в садовой почве. Однако последующее использование удобрений привело к улучшению общего роста и нормальному фенотипу растений репы в «марсианской» почве.
В следующих экспериментах минеральные удобрения были заменены порошком люцерны, которая неплохо росла и в «марсианских» условиях. Это привело к резкому улучшению роста репы (на 190%) по сравнению с необработанной имитирующей «марсианскую» почвой. Улучшение роста продемонстрировали посадки и других растений.
Ученые предположили, что морскую цианобактерия Synechococcus sp. PCC 7002 (Agmenellum quadruplicatum), которая опресняет воду с высокой соленостью, можно использовать для опреснения имитатора марсианской соленой воды.
Применение отфильтрованной биоопресненной воды поддерживало нормальный рост и производство биомассы растений репы и редьки в почве, имитирующей базальтовый реголит с добавлением люцерны.
В совокупности результаты показали, что биоопреснение имитатора соленой воды с помощью Synechococcus в сочетании с фильтрацией через вулканические породы базальтового типа представляет собой простую и эффективную стратегию опреснения, которую можно масштабировать.
Подводя итог, исследователи пишут в статье, что ими разработаны простые и эффективные стратегии обработки имитаторов базальтовой почвы марсианского реголита и соленой воды с добавлением Synechococcus sp. PCC 7002, а проведенные эксперименты показали, что обработанные с помощью этих стратегий имитаторы могут поддерживать нормальный рост пищевых культур.
