Астронавты, возможно, однажды смогут заниматься сельским хозяйством на Марсе благодаря секретному ингредиенту: люцерне

Iв кино Марсианский, застрявший астронавт, которого играет Мэтт Деймон, смог остаться в живых благодаря урожаю картофеля, который он вырастил с помощью неприятного ингредиента: отходов, оставленных его товарищами по команде. Но реальные марсианские астронавты могли бы выращивать себе еду с помощью более приятного ингредиента: люцерны, согласно рецензируемому исследованию, опубликованному в среду в журнале. PLoS ONE.

Эксперимент был детищем 19-летней Пуджи Касивисванатан, которая была второкурсницей средней школы, когда она впервые начала свои исследования по разработке пищевых систем на Марсе. Она развивала свое исследование в течение трех лет, завершив его в старшем классе средней школы. Сейчас она учится на третьем курсе микробиологии в Университете штата Айова и продолжает исследовать эту вершину другими способами.

Часть исследования, финансируемого доктором Виджаяпалани Парамасиван, ученым из ISU, изучала, как репа растет в моделируемой марсианской почве, полученной из вулканов, называемой базальтовой почвой реголита, по сравнению с обычной садовой почвой. Неудивительно, что садовая почва лучше подходила для выращивания пищи: в ней было больше питательных веществ и других свойств, чем в «марсианской» почве. Хотя при поливе пресной водой семена репы в моделируемой почве прорастали на 7% больше, чем в садовой почве, рост репы был замедленным и гораздо более нездоровым по сравнению с садовой почвой.

Эти результаты означали, что будущим астронавтам понадобятся какие-то удобрения, чтобы заниматься сельским хозяйством на Марсе. По словам Касивисванатана, люцерна уже давно используется в качестве биоудобрения на Земле, поэтому они выращивали репу, редис и салат в «марсианской» почве, в которой они также выращивали люцерну и поливали пресной водой. Эта обработка люцерной привела к экспоненциальному росту всех трех растений: рост репы увеличился на 190 %, биомасса редиса увеличилась на 311 %, а биомасса листьев салата увеличилась на 79 % по сравнению с необработанной искусственной почвой.

«Основная идея этого проекта состоит в том, чтобы иметь возможность интегрировать два смоделированных марсианских условия, анализировать влияние этих условий на рост растений и обеспечивать лечение для устойчивого роста растений», — сказал Касивисванатан. Forbes.

Затем они проверили растения в той же почве, но на этот раз с использованием биоопресненной соленой воды — воды, в которой были удалены соли и другие минералы с помощью определенного типа бактерий. Это был важный шаг, потому что соль и минералы могут задерживать рост растений. Но в первый раз с репой дела обстояли не так хорошо, поэтому исследователи отфильтровали бактерии с помощью вулканических пород. Репа и редис, выращенные на фильтрованной воде, показали увеличение роста на 278% от сухого веса и 1047% от свежего веса соответственно.

Одним из предостережений в этом исследовании является то, что смоделированная марсианская почва не содержала перхлоратов, типа соли, которая содержится в настоящей марсианской почве. «Перхлораты задерживают рост сельскохозяйственных культур», — признает Касивисванатан.

«Когда вы изначально выращиваете растения в почве без какого-либо запаса питательных веществ, они могут плохо расти из-за дефицита определенных доступных питательных веществ», — добавляет она. «Перхлорат может быть вреден для роста растений на начальном этапе».

Это не первый раз, когда ученые моделируют марсианскую почву, пытаясь выращивать пищу. А бумаги опубликованном в 2019 году, описано 10 различных растений (квиноа, редис, кресс-салат, лук-порей, помидор, рожь, горох, шпинат, зеленый лук и руккола), выращенных в почве, имитирующей марсианскую почву, а также почву на Луне. В этой статье было обнаружено, что все, кроме одного, показали значительный рост (извините, Попай, но шпинат не попал в этот список).

В течение 2017 Исследование Международным центром картофеля совместно с Исследовательским центром Эймса НАСА исследователи проверили, может ли картофель расти в смоделированных марсианских условиях на небольшом спутнике. Эксперимент прошел успешно и пришел к выводу, что любые будущие миссии, связанные с выращиванием картофеля на Марсе, должны подготовить почву с рыхлой структурой и добавленными питательными веществами.

Не все исследователи космоса считают, что попытка вырастить ферму на марсианской почве может быть плодотворной. По словам Кевина Кэннона, доцента кафедры геологии и геологической инженерии/космических ресурсов Горной школы Колорадо, исследования ISU могут отставать от времени.

«Мы обязательно возьмем с собой растения, когда будем расширяться в космос, и в этой статье развиваются некоторые творческие подходы к изменению реголита на Марсе в качестве питательной среды», — сказал он. «Однако на Земле мы уже начинаем отходить от парадигмы производства пищи, выращивая ее в земле. Производство пищи в космосе будет в основном связано с химической инженерией и клеточным сельским хозяйством, а растения могут играть более эстетическую и психологическую роль».

Однако это не останавливает Касивисванатан, которая говорит, что у нее есть планы продолжить тестирование того, на что этот проект может пойти. В будущем она хочет протестировать различные имитационные условия, а также новые культуры, такие как бобы и зерновые.

«В этом проекте мы смогли устойчиво выращивать сельскохозяйственные культуры в двух смоделированных марсианских условиях. Мы первые, кто разработал такие стратегии», — говорит она. «Мы решили, что лучше идти шаг за шагом и анализировать влияние определенных марсианских условий на рост растений по одному».