Как вырастить картошку на марсе

Обновлено: 19.09.2024

Отвечаем на вопрос, присланный одним из наших читателей:

Засоленность почвы

Марсианский грунт существенно отличается от земного. Во-первых содержание солей в нём существенно выше, чем в земном грунте. Некоторые из этих солей, могут быть токсичны для земных растений. Некоторые, как например, перхлораты токсичны для растений, однако еще более они токсичны для людей, что может сделать плоды растений выращенных на почве богатой перхлоратами несъедобными для человека. Концентрация перхлоратов в марсианской почве достигает порядка 1% от её массы, что на самом деле очень много.

К счастью существуют методы очистки почвы от перхлоратов. Молекулы перхлоратов довольно тяжелые, к примеру молярная масса перхлората кальция — 239 г/моль выше чем у урана. Это позволяет довольно просто отделить перхлораты, например с помощью обратного осмоса или даже с помощью простой промывки почвы водой.

Хотя очистка и вряд ли полностью очистит почву от вредных солей и перхлоратов, она сможет уменьшить их концентрацию. Кроме того, значительная часть перхлоратов из почвы окажется в клубнях первых 2-3 урожаев картофеля. Если не употреблять их в пищу, а подождать 4-5 урожая, то содержание вредных солей в них будет уже существенно меньше.

Азотфиксация и удобрения

В земной почве содержатся в большом количестве микроорганизмы захватывающие атмосферный азот и в дальнейшем служащие важным источником азотных соединений для растений. Процесс захвата атмосферного азота микроорганизмами называется азотфиксацией. В марсианском грунте по очевидным причинам не будет никаких микроорганизмов.

Эксперименты

Было сделано несколько попыток вырастить растения и, в том числе, картофель в условиях похожих, на марсианские. Однако на Землю пока не были доставлены образцы марсианского грунта, поэтому все эксперименты по культивации растений в условиях приближенных к марсианским являются приближениями той или иной степени точности.

В качестве аналогов марсианского грунта в экспериментах используются химические соединения схожие по составу, химическим и свойствам с марсианским грунтом. Однако все же это не реальный марсианский грунт, поэтому точный ответ на вопрос о реалистичности роста растений на такой почве мы получим только после натурных экспериментов на Марсе.

Для нашего вопроса интерес представляет эксперимент Международного центра по картофелю (Перу), проведённый в сотрудничестве с NASA в 2016-м году. Им удалось вырастить картофель на крайне солёной почве из перуанских пустынь, в разреженной атмосфере с повышенным содержанием углекислого газа. Картофель сам по себе относительно неплохо растёт в засоленной почве, а кроме того для эксперимента был использован специально выведенный особо устойчивый к засаливанию почвы сорт картофеля.

Другая группа учёных из Нидерландов использовала для экспериментов искусственно созданные аналоги марсианского грунта и лунного реголита, смешанные с органическими удобрениями. Эксперимент показал, что земные растения хорошо растут на такой почве.

И хотя голландские учёные не выращивали картофель, но в ходе экспериментов они вырастили кресс-салат, редьку, рожь, киноа, шпинат, бобы и несколько видов лука, а также близкий родственник картошки — помидор. Нет никаких причин по которым картофель не мог бы быть выращен аналогичным образом.

Заключение

Источники

Suniti Karunatillake, John M. Keller, Steven W. Squyres, William V. Boynton, Johannes Brückner, Daniel M. Janes, Olivier Gasnault, Horton E. Newsom. Chemical compositions at Mars landing sites subject to Mars Odyssey Gamma Ray Spectrometer constraints
He H, Gao H, Chen G, Li H, Lin H, Shu, Z. Effects of perchlorate on growth of four wetland plants and its accumulation in plant tissues
David A. Ramírez, Jan Kreuze, Walter Amoros, Julio E. Valdivia-Silva, Joel Ranck, Sady Garcia, Elisa Salas and Wendy Yactayo. Extreme salinity as a challenge to grow potatoes under Mars-like soil conditions: targeting promising genotypes
G.W.W. Wamelink, J.Y. Frissel, W.H.J. Krijnen and M.R. Verwoert. Crop growth and viability of seeds on Mars and Moon soil simulants

Подписывайтесь на наш канал здесь, а также на наш канал на youtube . Каждую неделю там выходят видео, где мы отвечаем на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!

МЦК был основан в 1971 году указом перуанского правительства. С момента своего основания Центр стремится к сокращению масштабов нищеты и достижения продовольственной безопасности в развивающихся странах посредством научных исследований и деятельности, связанной с возвращением генетических ресурсов картофеля. Помимо этого, ученые Центра выводят новые сорта картофеля и других клубневых и корневых сельскохозяйственных культур и занимаются управлением природными ресурсами в Андах и других горных районах.

В конце 2015 года Международный центр по картофелю начал сотрудничать с НАСА, чтобы попытаться вырастить картофель в условиях, приближенных к марсианским. Проект был задуман Центром для того, чтобы понять, можно ли выращивать картофель на Марсе и посмотреть, как клубни приспосабливаются к экстремальным условиям, аналогичных тем, которые можно наблюдать в регионах, страдающих от изменения климата и природных катаклизмов.

Второй этап эксперимента МЦК начался 14 февраля 2016 года, когда клубень посадили в специально построенный герметичный контейнер в кубсате — небольшом модульном спутнике, созданном сотрудниками Университета инженерных разработок и технологий (UTEC) в Лиме на основе планов и рекомендаций, предоставленных Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства исследовательского центре Эймса (NASA ARC). Предварительные результаты исследования оказались весьма успешными.

Внутри герметичной среды кубсат обеспечивает питание и воду, регулирует температуру и давление, соотносимые с дневными и ночными условиями Марса, а также уровень кислорода и углекислого газа. Специальные датчики постоянно контролируют эти условия, а камеры ведут прямую трансляцию, записывая состояние почвы в ожидании всходов картофеля.

Выращивание культур в Марсо-подобных условиях — важный этап эксперимента. Ученые уверены: если урожай выживет в тех испытаниях, которым он подвергается в кубсате, то у картофеля есть хороший шанс вырасти на Марсе. Исследователи планируют провести несколько дополнительных испытаний, чтобы выяснить, какие сорта картофеля справятся с этой задачей лучше всего. Они хотят понять, каковы минимальные условия для выживания саженцев.

Но почему именно картофель, а не любое другое растение? Согласно данным селекционера МЦК Уолтера Амороса (Walter Amoros), главное преимущество картофеля заключается в сильной генетической способности к адаптации в экстремальных условиях. Центр использует эту возможность в выведении модифицированных культур, которые могут перетерпеть такие суровые условия, как засуха или засоление. Таким образом мелкие фермеры могут выращивать еду на маргинальных территориях. Выращивать на Марсе именно картофель имеет смысл еще и потому, что именно это растение обладает наивысшей энергетической ценностью и при этом требует наименьшее количество площади для успешного произрастания среди всех сельскохозяйственных культур.

Одним из лучших сортов, проявивляющих наиболее высокую солеустойчивость, стал разработанный МЦК картофель для рассадки в субтропических низменностях и прибрежных районах Бангладеша с высокой концентрацией минералов в почве.

В 2016 году Международный центр по картофелю получил образец почвы, максимально приближенный по составу к грунтовой поверхности Марса. Земля, добытая из пустыни Пампас де ла Хойя, расположенной в южной части Перу, оказалась достаточно сухой и соленой, но исследователям удалось вырастить в ней клубни картофеля с помощью удобренной почвы.

После этих экспериментов ученые надеются, что следующие миссии на Марс будут сопровождаться попытками повторить уже в настоящем марсианском грунте. Для этого им придется подготовить почву с рыхлой структурой и полным набором питательных веществ, чтобы клубни получали достаточно воздуха и воды.

Несмотря на то что давление на Марсе равно земному стратосферному, а кислорода в 20 000 раз меньше, чем в воздухе нашей планеты, картофель, как утверждается, успешно вырос в "марсианской" атмосфере при умеренном поливе.

Перуанские учёные утверждают, что успешно провели эксперимент по выращиванию картофеля в атмосферных условиях Красной планеты. Это довольно необычно, потому что они радикально отличаются от земных. Например, там в 20 000 с лишним раз меньше кислорода. Субстратом для роста была почва из весьма засушливой перуанской пустыни с высокой солёностью почв. Исследователи считают её максимально близкой к марсианскому грунту. Об этом сообщает Международный центр исследования картофеля.

Перуанские учёные вырастили картофель в атмосфере, как на Марсе — очень разрежённой и почти лишённой кислорода

В ходе эксперимента картофель выращивался на грунте, взятом из Пампас де ла Хойя, пустынной местности с засолёнными почвами на юге Перу. Растение прорастало из клубня внутри герметичной стеклянной ёмкости. Освещение заменили светодиодные лампы, дававшие столько же света, как и Солнце на Марсе. На условную ночь их выключали, условным днём включали вновь. Продолжительность циклов соответствовала суткам четвёртой планеты. В ёмкость поступала вода с некоторым количеством растворённых в ней минералов (точный список пока не оглашается). Атмосфера состояла в основном из углекислого газа и по составу была идентична марсианской. Утверждается, что растение успешно проросло:

Полноценного научного описания эксперимента нет, что поднимает ряд вопросов. Атмосфера Марса имеет давление в 100–150 раз меньше земного (в зависимости от времени года). Она состоит в основном из углекислого газа, кислорода там всего 0,13 процента. То есть на кубометр в ней в 22 500 раз меньше кислорода, чем в кубометре земного воздуха. Это даже меньше, чем кислорода, доступного водным растениям.

Другая проблема — температурный режим, который, как сообщается, был близок к марсианскому. На видео показано, что клубень пророс и сформировал взрослое растение, то есть эксперимент шёл при плюсовой температуре. Хотя на Марсе днём и на экваторе может быть до 35 градусов тепла, ночью температуры там всегда отрицательные, в большинстве мест —до минус 60 и ниже. Небольшое количество грунта, использованное в эксперименте, не смогло бы сыграть роль теплового буфера, достаточного для выживания клубней. Таким образом, утверждение, что в эксперименте воспроизводилась "температура, соответствующая марсианским дневным и ночным значением", неверно.

Главного героя фильма забывают на Марсе, но он не отчаивается — выращивает на красной планете картофель и даже умудряется взлететь на космическом корабле без иллюминаторов. У многих зрителей возник вопрос: возможно ли это в реальности? Мы попросили специалистов прокомментировать некоторые спорные моменты.

Неужели брезент может быть таким крепким, что все это выдержит — и бурю на Марсе, и полет? (Он ведь порвался далеко не сразу.)

Брезент крепкий для атмосферы Марса. Она очень разреженная, давление на поверхности в 160 раз меньше, чем на Земле. Поэтому вполне вероятно, что брезент сможет выдержать такую нагрузку. Но, конечно, нужно более точно просчитывать.

Брезент в фильме, кажется, даже не порвался, а просто сполз, когда корабль почти вышел на орбиту. Возможно, от перегрузки и вибраций развязались узлы.

Можно ли вырастить картошку из марсианского грунта, удобрив его продуктами жизнедеятельности человека?

Дмитрий Побединский: Марсианский грунт состоит из неорганических соединений. Как песок. Можно ли что-то вырастить в песке? Если да, то и в марсианском грунте получится.

Алексей Сахаров, председатель Совета Союза органического земледелия:

В принципе можно, хотя, скорее всего, не так быстро. Дело в том, что в природе, даже в стерильном грунте (например, стерильном песке) содержатся все необходимые для роста растений химические элементы, но находятся они в недоступной для растений форме. Процесс создания из этих химических элементов минеральных веществ, которые будут в усваиваемой для растения форме — это процесс почти целиком и полностью связанный с деятельностью микроорганизмов. Удобрив стерильный субстрат продуктами жизнедеятельности, главный герой привнес в этот грунт биоту, которая по прошествии какого-то периода сможет из этого грунта в процессе своей жизнедеятельности создать почву, которая будет достаточно питательной для роста растений, в том числе и картофеля.

Тайны красной планеты: 10 загадочных снимков с Марса | Фотогалерея

Герой Мэтта Дэймона больше года (500 сол) провел, питаясь одной картошкой, сначала подкармливая себя витаминами, но потом и они закончились. Тем не менее, у него сохранилась прекрасная улыбка, никаких признаков цинги и других проблем — разве что, похудел. Как такое возможно?

Главный внештатный специалист-диетолог Министерства здравоохранения Краснодарского края Лейла Кадырова:

Цингой заболеть, питаясь одной лишь картошкой, будет сложно. Картофель содержит в себе витамин С, который при правильном приготовлении овоща остается в нем в достаточных количествах и позволяет организму противостоять заболеванию.

Совершенно точно, употребляя в пищу одну только картошку, умереть от голода невозможно. Но заработать многочисленные болезни иммунитета вполне реально. Организм просто растеряет свою способность бороться с вирусными инфекциями.

Герой фильма поджигает водород, чтобы сделать воду. Это действительно возможно? И можно ли попробовать сделать такое дома?

Дмитрий Побединский: При горении водорода действительно получается вода. Дома это сделать проблематично. Ведь, как минимум, нужен водород, а в магазине он не продается, все-таки взрывоопасный газ.

Что такое гравитационная праща?

Дмитрий Побединский: Гравитационная праща — это гравитационный маневр. Можно пролететь мимо планеты и построить свою траекторию таким хитрым образом, что после пролета планеты ваша скорость увеличится, причем без использования двигателей. Хитрость в том, что происходит обмен энергией движения с планетой. Скорость и энергия космического корабля увеличиваются. На такую же величину уменьшается и энергия планеты, но у нее настолько огромная масса, что уменьшение ее скорости ничтожно.

Смог бы человек выжить в аппарате, который взлетает с марса без иллюминаторов и крыши?

Дмитрий Побединский: Если жизнедеятельность человека поддерживается скафандром, то думаю да, можно взлететь и без иллюминаторов.

Почему главный герой не умер от радиации на Марсе? Особенно, используя реактор для обогрева?

Дмитрий Побединский: Для обогрева он использовал не реактор, а радиоизотопный термоэлектрический генератор. В нем радиоактивное вещество, в котором происходит медленный процесс радиоактивного распада, а не ядерная реакция. В целом, если отключить его от нагрузки, он будет выделять тепло. При этом, если его не повредить, радиационный фон вокруг него будет выше естественного, но не смертельно.

Раньше даже существовала практика установки таких штук в труднодоступных местностях — в тайге, тундре. Для питания маяков или других автономных средств связи.

Другое дело — солнечная радиация. Атмосфера на марсе разреженная, плохо от нее защищает. Но и голенькими они там не гуляли, были в скафандрах. Они от солнечной радиации способны защитить.

Действительно ли на Марсе может быть такой сильный ветер?

Дмитрий Побединский: Ветер на марсе может быть быстрый, но он очень разреженный. Поэтому самая сильная марсианская непогода максимум испортит прическу.

Чему равняется один сол?

Дмитрий Побединский: Один сол — это один марсианский день. Он почти как наш — 24 часа 39 минут 35,24409 секунды.

Дмитрий Побединский: Чтобы летать в космосе — топливо не нужно! Вы же летите по инерции. Поэтому, используя гравитационные маневры, думаю, можно курсировать между планетами довольно долго (топливо нужно только для корректировки орбиты и для перехода с одной орбиты на другую). При таких маневрах его много не надо.

Дмитрий Побединский: Понятия не имею. Одно неловкое движение — и ты улетишь от станции восвояси.

Что вас, как физика, смутило в фильме?

Дмитрий Побединский: Смутило то, как он, проткнув перчатку, смог управлять своим движением. Ведь если прикладывать силу не к центру тяжести, то тебя будет крутить. А найти центр тяжести довольно трудно.

Смутило, как он лихо заклеил треснувшее стекло скафандра скотчем. Тут дело даже не в крепости, а в клейкости и герметичности — как он так быстро все идеально заклеил, еще и будучи в скафандре?

Еще во всех фильмах, где космический корабль вращается, чтобы создать искусственную гравитацию, не учитывают силу Кориолиса. Она бы постоянно сталкивала вас в бок.

На Марсе гравитация в 3 раза слабее. Не заметил этого в фильме. А ведь это должно быть ощутимо: это то же самое, что весить вместо шестидесяти килограммов двадцать, например.

Еще смутило то, что присутствует освещение внутри скафандра. Любой водитель знает, что если в салоне автомобиля горит свет, то на стекле появляется отражение. Так же будет и в скафандре. От внутренней поверхности будет отражаться свет и через стекло будет плохо видно.

Робинзон Крузо провел на необитаемом острове 28 лет в полном одиночестве. Герою Мэтта Деймона, который потерялся на Марсе во время срочной эвакуации космической экспедиции, предстояло по сюжету провести на Красной планете, как минимум, 4 года. А припасов у него оставалось только на месяц. И тогда хитроумные сценаристы надоумили Мэтта разбить внутри жилого модуля огород и засеять его картошкой. Это и позволило ему выжить.

Насколько реалистичен этот сюжет?

Эколог Вигер Уомлинк из Вагенингенского университета (Голландия) является главным специалистом по растениеводству на Марсе. Вот уже несколько лет он проводит эксперименты по выращиванию различных сельскохозяйственных культур в условиях, приближенных к Красной планете. Его цель - вывести в течение ближайших 10 лет сорта растений для посадки на Марсе.

Любопытно, что фильм вышел в прокат спустя всего несколько дней после того, как НАСА объявило о том, что обнаружило на соседней планете жидкую воду. Однако, это открытие не повлияло на наши представления о перспективах сельского хозяйства на Марсе. Ручьи, которые текут на поверхности Красной планеты, совсем не похожи на земные. Это, скорее, мокрая соль, которая сползает по склонам марсианских гор.

А вот идея сценаристов устроить огород внутри жилого блока вполне резонна.

- На открытом грунте в условиях Марса никакие земные растения не могут выжить, - считает представитель НАСА Джим Грин. - Представьте климат, который существует на вершине Эвереста. Если у подножья вы можете наблюдать богатую растительную жизнь, то по мере подъема она сходит на нет. Так вот, на Марсе условия такие же, как на горе, которая в три раза выше Эвереста. Там очень разреженная атмосфера, низкое давление, холод и вдобавок очень слабая гравитация. Какие бы экстремальные генетические технологии мы не использовали для селекции, растения здесь погибнут. А вот в закрытом помещении вполне можно создать подходящие условия для картошки.

Марсианин

КСТАТИ

Люди на Марсе будут жить как эскимосы

Назван победитель конкурса, организованного НАСА. Его участники должны были разработать проект дома, в котором смогли бы жить и трудиться члены экспедиции, добравшейся до Марса. Марсианским поселением занимались 165 участников. НАСА выбрало проект, созданный командой архитекторов и технологов из Space Exploration Architecture and Clouds Architecture Office. Марсианский ледяной дом - так назвали разработчики придуманное ими жилище. У него и в самом деле будет ледяная оболочка. Как в иглу эскимосов. Под ледяной оболочкой - гибкая мембрана, внутри которой заключены жилые и служебные помещения (подробности)

МЕЖДУ ТЕМ

ТЕМ ВРЕМЕНЕМ

Марсианин - реальный, а не киношный замечен на Красной планете

Странной фотографии чуть более трех лет. Робот "Любопытство" (Mars Science Laboratory Curiosity) сделал ее в сентябре 2012-го - на 50-й день своего нахождения на Красной планете. Снимал левой навигационной камерой (Navcam: Left A ). Снимок размещен на сайте НАСА среди других без каких-либо комментариев. Сюжет снимка - удивительно актуальный сегодня, когда в прокат выходит фильм "Марсианин", в котором астронавт, брошенный на соседней планете, дает о себе знать землянам, показываясь перед камерой марсианского робота (подробности)

Возрастная категория сайта 18 +

Читайте также: