На марсе взошла картошка. Почему картофель — самый инновационный продукт Антуан-Огюстен Пармантье - ученый, политик, агроном и человек, научивший Францию есть картошку

Будущие колонии на Марсе, которые рассчитывают создать жители Земли, потребуют от первых поселенцев не только смелости и выносливости, но и способности обеспечивать себя продуктами питания. Чтобы сделать эту задачу выполнимой, специалисты Международного центра картофеля начали в 2016 году эксперимент по выращиванию растения в экстремальных условиях. Проведя ряд опытов, они выступили с заявлением , что, по предварительным данным, картофель может расти в сухой, полной солей почве в условиях атмосферы Красной планеты.

Чтобы проверить, сможет ли картофель приспособиться к подобной среде, учёные использовали контейнер, созданный специалистами Инженерно-технического университета (UTEC) в Лиме на основе небольшого спутника CubeSat. В нём разместили почву, похожую по свойствам на марсианскую, — сухие, богатые солью образцы взяли из пустыни Пампас де ла Хойя на юге Перу.

В установке воссоздали состав атмосферы Марса — в ней 95% углекислого газа и только около 1% кислорода.

Давление в камере тоже установили соответствующее, более чем в 100 раз меньше земного. Также исследователи сымитировали ночную и дневную температуру на Красной планете — с резкими перепадами. Почву поливали водой, насыщенной питательными элементами.

Одновременно экспериментаторы следили за тем, как будут расти в тяжёлых условиях разные виды картофеля. Так им удалось определить наиболее стойкие. Процесс появления ростков на клубнях записывали на видео.

«Вырастить картофель в условиях, сходных с Марсом, — это важная часть эксперимента, — рассказал исследователь Хулио Вальдивия-Сильва из UTEC. — Мы хотим выяснить, каковы минимальные требования для его роста».

Исследовательскую группу интересует не только то, как переселенцы будут обеспечивать себя едой на другой планете.

Отбор самых стойких видов картофеля, утверждают они, поможет справиться с угрозой голода на Земле.

По их убеждению, самые неприхотливые виды помогут прокормиться жителям тех уголков нашей планеты, где уже произошли или вскоре ожидаются неблагоприятные климатические изменения и урожайность сельскохозяйственных культур находится под угрозой.

• pixabay.com

Огород со свинцом и ртутью

Одновременно другие исследовательские группы успели позаботиться не только о наличии еды у покорителей космоса, но и о её разнообразии.

Специалисты Вагенингенского университета в Нидерландах занимаются этой проблемой с 2013 года. Тогда был дан старт целой серии экспериментов, посвящённых тому, чтобы выяснить, как можно выращивать съедобные растения на Луне и Марсе.

Начали учёные с того, что посадили 10 видов растений: 6 зерновых и 4 вида овощей. Чтобы воссоздать марсианскую почву, использовались образцы с вулкана Мауна-Лоа. А для имитации лунной образцы были взяты из пустыни в штате Аризона. Опыт оказался удачным: растения взошли.

Исследователи установили, что хуже всего растениям пришлось бы на Луне. Однако нидерландские специалисты не пытались изменить состав атмосферы, в которой испытывали потенциал растений. Согласно их заключениям, растения придётся выращивать под своеобразным колпаком. Воздух там будет подобен земному. Кроме того, учёные защитят сельхозкультуры от вредных влияний газовой оболочки Марса и от радиации.

• pixabay.com

Впрочем, выращенные в результате опыта растения учёные тогда попробовать не рискнули: они посчитали, что плоды, которые дала «марсианская» почва, опасны из-за повышенного содержания в ней свинца, мышьяка, ртути и железа.

Лишь в июле 2016 года группа из Вагенингенского университета впервые попыталась выяснить, съедобны ли выращенные «на Марсе» овощи, злаки и бобы. Оказалось, что содержание потенциально опасных веществ в редисе, горохе, ржи и помидорах не превышает допустимого.

Сейчас исследователи продолжают опыты и экспериментируют с живыми организмами. В феврале 2017 года группа исследователей начала наблюдать за жизнью червей в изучаемой почве. Специалисты кормят их остатками прошлогоднего «марсианского» урожая. О промежуточных результатах пока не сообщается. Стоит, однако, отметить, что успех подобного опыта будет означать, что на Марсе или Луне можно создать хотя бы небольшую самоподдерживающуюся экосистему.

Кадр из фильма «Марсианин», где главный герой Марк Уотни обустраивает теплицу для выращивания картофеля

The Martian / Twentieth Century Fox Film Corporation, 2015

Предварительные результаты эксперимента по выращиванию картофеля в условиях, имитирующих марсианские, оказались положительными, сообщает Международный центр картофеля (CIP) в Перу в пресс-релизе, опубликованном на сайте организации. Как показывает видеозапись, сделанная камерой внутри герметичного контейнера, клубни оказались способны прорасти даже в достаточно сухой почве и при низком атмосферном давлении.

Уже несколько лет исследователи проводят эксперименты по выращиванию сельскохозяйственных культур в условиях, максимально приближенным к марсианским. С их помощью ученые надеются определить, смогут ли растения выжить на другой планете, а также насколько они будут пригодны для употребления в пищу. Так, исследования показывают, что некоторые культуры действительно способны существовать при низком атмосферном давлении и влажности, однако число подобных экспериментов все еще слишком мало, чтобы однозначно судить о жизнеспособности растений.

Новый эксперимент Международного центра картофеля (CIP) и аэрокосмического агентства NASA стартовал 14 февраля 2016 года. Исследователи из перуанского Университета инженерии и технологий создали специальную платформу на базе спутника CubeSat, куда была помещена камера с грунтом из пустыни Пампа де ла Хойя - одного из самых засушливых мест на Земле. Внутри герметичной установки агрономы воспроизводили марсианскую температуру, атмосферное давление, а также соответствующие уровни кислорода и углекислого газа в воздухе. Почва удобрялась с помощью воды, в которой были растворены питательные вещества (о химическом составе почвы и удобрений исследователи ничего не сообщают, однако, стоит заметить, что в реальном марсианском грунте содержатся в большом количестве соли хлорной кислоты (перхлораты).

Состояние растений отслеживалось с помощью камеры, установленной на модифицированном CubeSat, которая круглосуточно следила за грунтом. Выяснилось, что картофель способен прорасти в даже засушливой почве (на видео показаны растения, посаженные уже в 2017 году). Кроме того, по словам Уолтера Амороса (Walter Amoros), одного из участников проекта, агрономам удалось получить клубни, однако об их качестве и пригодности для пищи ничего не сообщается. Исследователи также не говорят о том, какой именно сорт картофеля использовался для этого эксперимента.

Специалисты заключили, что будущие колонисты, вероятно, все-таки смогут выращивать картофель на Марсе, однако для этого им придется предварительно насытить почву питательными веществами и разрыхлить ее, чтобы клубни получали достаточно воздуха и воды. В дальнейшем агрономы планируют продолжить свои исследования и определить достаточный минимум для выращивания картофеля.

Это уже второй подобный эксперимент Международного центра картофеля. Как сообщали ученые в прошлом году, для него 100 видов картофеля, которые предварительно уже прошли проверку на выживание в «марсианских» условиях. Среди выбранных кандидатов 40 видов произрастают в Андах в скалистых и засушливых условиях и выдерживают резкие перепады погоды, а остальные 60 - генномодифицированные сорта, приспособленные для выживания в почвах с низким содержанием воды и солей.

В 2015 году эксперимент по выращиванию сельскохозяйственных культур также провели ученые из Голландии. Они десять видов растений в почву, максимально похожую на марсианский и лунный грунт. Несмотря на то, что исследователям удалось получить урожай, стоит отметить, что все образцы находились в тепличных условиях при постоянной температуре, влажности и освещении.

Кристина Уласович

Результаты оказались многообещающими

Научная организация под названием Международный центр картофеля и американскок аэрокосмическое агентство NASA провели эксперимент по выращиванию картошки в условиях, приближенных к марсианским. Несмотря на характерную для Марса сухую почву, необычный воздух и низкое атмосферное давление, многим сортам удалось успешно прорасти.

Об эксперименте сообщалось ещё в начале прошлого года, когда специалисты , наиболее подходящие для выращивания в «марсианских» условиях. Около половины этих сортов были выведены искусственно таким образом, чтобы требовать мало воды и быть невосприимчивыми к вирусам. Прочие сорта, которые были отобраны для эксперимента произрастают в Андах - они способны расти на каменистой почве в засушливой местности и хорошо переносят резкие климатические изменения.

Учёные посадили картофель в специальной «теплице» на базе спутника CubeSat. Внутри этой установки располагалась земля из пустыни Пампа де ла Хойя (одного из самых засушливых мест на Земле), Атмосферное давление, а также состав атмосферы соответствовали «марсианским», температура воздуха также соответствовала той, что обычно наблюдается на Красной планете. В почву добавлялись характерные для марсианского грунта минералы.

Эксперимент показал, что вырастить картофель на Марсе, скорее всего, реально,однако для этого потребуется предварительно насытить почву питательными веществами и разрыхлить ее - в этом случае клубни будут получать достаточное количество воды и кислорода.

Подобные эксперименты специалисты проводят, чтобы выяснить, сколь высоки будут шансы действительно растить те или иные продукты питания на Марсе - к примеру, если на Марс будет отправлена экспедиция, и подобный «огород» позволил бы обеспечивать пищей её участников.

В середине прошлого года специалисты из Голландии , что им удалось вырастить на почве, аналогичной марсианскому грунту, редис, горох, рожь и помидоры, причём все эти продукты оказались пригодны для употребления в пищу.

Отправить людей на Марс – задача сама по себе непростая, однако основать на Марсе колонию будет куда сложнее. Жизнь вне Земной биосферы потребует либо поставок продовольствия с нашей родной планеты, либо же нам придется выращивать еду уже на месте, и поскольку первый вариант является совершенно непрактичным и крайне затратным в долгосрочной перспективе, нам придется прибегнуть к фермерству на Красной Планете.

Если вы смотрели фильм «Марсианин», то помните, как главный герой выращивал картошку в теплице, используя марсианскую почву, замерзший кал команды экспедиции, и воду, полученную в ходе химической реакции.
«В реальности все обстоит намного сложнее,» - говорит Ральф Фрицше, главный руководитель проекта по производству пищевых продуктов в Космическом центре им. Кеннеди (НАСА).
НАСА планирует отправить астронавтов на Марс к 2030-ому году, а компания SpaceX под руководством Илона Маска предлагает агрессивную программу по колонизации Марса, основой которой должна послужить Система Межпланетного Транспорта (ITS). Но даже если SpaceX удастся отправить людей на Марс, у них пока нет никакого плана относительно того, как они будут выращивать там пищу.
Чтобы содержать хотя бы одного человека на Марсе потребуется как минимум 1 миллиард долларов в год – только лишь на еду. Очевидно, что здесь нужен иной подход.
«Илон Маск предложил миру вызов,» - сказал Дэниел Бэтчельдор, профессор физики и космических наук во Флоридском технологическом институте, руководитель Космического Института Базза Олдрина. – «Мы знаем, что мы не в состоянии содержать колонию на Марсе на одних лишь поставках с Земли. Колония должна стать самодостаточной, чтобы выжить на Красной Планете».
Фрицше и его коллега из НАСА Трент Смит объединились вместе с учеными из Космического Центра Базза Олдрина, чтобы разобраться в том, как же все-таки вырастить что-либо на Марсе. Биологически отходы астронавтов могут стать неплохим подспорьем в этом деле, однако для того, чтобы создать аналог земной почвы нам потребуется много чего еще – от средств для детоксикации почвы до искусственных бактерий.
«В Марсианском реголите органика отсутствует,» - говорит Брук Вилер из Флоридского Технологического колледжа Аэронавтики – «Для того, чтобы использовать отходы, будь то экскременты или остатки пищи для компоста, потребуются редуценты, организмы, минерализующие органические вещества (бактерии или грибы) – лишь в их присутствии растения могут потреблять находящиеся в отходах питательные вещества».
Вилер и ее коллега Дрю Палмер, доцент кафедры биологических наук во Флоридском Технологическом Институте, используют почву, имитирующую марсианскую, надеясь на то, что им все же удастся придумать способ выращивать пищу на Марсе. Использующийся аналог марсианской почвы – это вулканический песок из Гавайев, в котором отсутствуют необходимые для растений питательные вещества.

Имитация марсианского реголита – это неплохое начало, однако Вилер и Палмер осознают, что имитация неполная. Одной из основных проблем, с которыми будущим колонизаторам придется столкнуться, является токсичность марсианской почвы. Марсианский реголит набит под завязку токсичными для человека солями-перхлоратами, которые используются в производстве на Земле и способны вызывать серьезные заболевания щитовидной железы. Прежде чем превратить Марс в сельскохозяйственное угодье, нам потребуется способ избавить марсианскую почву от перхлоратов.
«Мы крайне заинтересованы в создании искусственных микроорганизмов, способных очищать почву от токсичных веществ,» - говорит Палмер – «Такое вполне возможно, здесь, у нас на Земле».
Исследователи также предлагают отправить роботизированную миссию на Марс за несколько месяцев до того, как первый человек ступит на поверхность планеты. Роботы смогут подготовить марсианский реголит к использованию, избавив его от токсичных веществ, и начнут высаживать растения. Идея заключается в том, чтобы по прибытию астронавтов на Марс предоставить им уже рабочую ферму, которая не только снабдит их провизией, но и поможет в поддержании систем жизнеобеспечения, давая дополнительный кислород и регулируя токсичность воздуха.

Помимо практической задачи, ферма на марсе будет выполнять еще и функцию по поддержанию психологического здоровья участников экспедиции. Трент Смит, руководя проектом «Вегги» на Международной Космической Станции, где для снабжения растений питательными веществами в условиях микрогравитации используется гидропоника, видел, с каким удовольствием астронавты на МКС занимались выращиванием растений в иначе безжизненном месте.
«Так как они находятся на космической станции, в, можно сказать, враждебных условиях, со всеми этими кабелями и проводами, с одним лишь металлом и пластиком вокруг… когда у них есть эти маленькие растущие листочки и корешки, о которых они заботятся – для них это как кусочек дома, небольшой кусочек природы,» - замечает Смит. «Там, на Марсе, это будет очень много значить».
«Если бы мы планировали экспедицию на месяцы, одной лишь гидропоники было бы вполне достаточно – этот способ крайне эффективен,» - говорит Смит. – «Но так как мы хотим, чтобы экспедиция осталась там надолго, есть смысл в том, чтобы переключиться на земледелие. Можно использовать и тот, и другой метод.»
Как бы там ни было, нам придется использовать всю нашу изобретательность как вида, чтобы вновь научиться земледелию, только на этот раз – во враждебных условиях другой планеты.
«Мы словно вернемся в состояние раннего аграрного общества, когда мы учились тому, как обрабатывать землю,» - говорит Батчельдор. «Однако вместо использования плодородной почвы нашей планеты, нам буквально придется создать новую почву на Марсе».

В последнем научно-фантастическом фильме от Ридли Скотта, звезды кино-режиссерской индустрии, был продемонстрирован астронавт будущего, который впервые вступает на неприступную поверхность Марса. Кинокартина была снята в формате 3D в стиле компании Марвел. Зритель может увидеть там новые, ранее неизвестные примеры компьютерной графики, с помощью чего режиссер воссоздаёт интересные космические явления, например марсианскую грозу.

Вся съемочная команда и видео-мейкеры непосредственно сотрудничают с ведущими учеными НАСА, чтобы суметь создать наиболее точную картину. Мы взяли интервью у ведущего учёного НАСА, Дога Майнга, о том, что он считает насчёт этого необычного вида сотрудничества.

"В целом, думаю, что получится нечто очень и очень интересное. Мы прилагаем все усилия, чтобы воссоздать всё именно так, как есть на самом деле".

Фильм: пейзаж пустынных просторов Марса выглядит очень убедительным: скалы из красного камня, обширные пространства скалистого песка, созданные из смеси цифровых эффектов и фрагментов съемок в Иордании. Соответствует ли это тому, что есть на самом деле?

Наука: "На самом деле, все макеты поверхности планеты были созданы на основе реальных фотографий Марса. У нас есть несколько космических аппаратов, и именно они помогли нам со снимками. Марс - планета, развитие и изменение которой происходит в достаточно быстрых темпах. Тем более, учитывая то, что там находится один из самых крупных вулканов в Солнечной системе. Хотя кроме вулкана есть одна долина, и если её перенести в Соединённые Штаты, то она будет простираться от Восточного до Западного побережья. Видео-мейкеры поистине проделали очень хорошую работу, создав столько детальную картину".

Фильм: в фильме астронавт Марк Уотни (Даймон) сажает и выращивает картошку на Марсе, используя марсианский грунт и импровизированную систему орошения.

Наука: "Я уже предугадывал, что можно было бы сделать, придя я на работу в НАСА на 30 лет позже", - сказал Майнг, доктор философских наук и почвоведения из Техасского университета. "Я уверен, что можно было бы взять немного почвы, как сделал главный герой в кино, и положить туда картошку, добавив воду. Она могла бы начать расти, если был бы где-нибудь азот".

Фильм: чтобы вырастить свой картофель, Уотни подкармливал растение посредством твердых человеческих отходов (фекалиями) как своими, так и других космонавтов. Тем самым он смог обеспечить все необходимые питательные вещества растению, в том числе и азот.

Наука: "Если бы я был на Марсе, я бы сделал тоже самое", - сказал Майнг. "Мы не делаем подобного на Земле, потому что в этом нет никакой необходимости. Тем не менее, данный факт абсолютно реален. Помимо фекалий можно использовать и мочу. В ней также много азота".

Фильм: по факту, Марс очень "сухая" планета. Чтобы обеспечить полив водой свой картофель, главный герой создал импровизированную систему поливки, где сжигал кислород из системы жизнеобеспечения в его среде обитания от оставшегося космического корабля, где был водород. Определённо, первая попытка проделать нечто подобное окончилась неудачей.

Наука: "Да, вы знаете, этот момент нам показался особенно интересным. Нет никаких сомнений, водород сгорает. И если у вас есть источник кислорода, вы можете потенциально произвести воду. В теории, это действительно работает, но сделать это в тех условиях, в которых оказался главный персонаж, очень и очень затруднительно", - сказал Майнг.

Фильм: марсианские пыльные бури сопровождаются молниями и торнадо, появляющимися внезапно. Это действительно правда?

Наука: "Да, главный герой находится именно в одной из подобных областей. Там очень часто происходят пыльные бури. Они, можно сказать, охватили всю планету. Но данное явление происходит довольно быстро. Если бы мы в реальности оказались там, то наши аппараты смогли бы предвидеть её, и нам удалось скрыться".

Фильм: в кадре нашему глазу часто попадается шести колесный автомобиль, который выглядит ужасно знакомым. Почему в кино все космические аппараты и марсианские роверы имеют шесть колес?

Наука: "Подвеска таких кораблей без проблем может двигаться и вверх, и вниз", - говорит Майнг. "Если случается ситуация, когда одно из колес вдруг окажется не на земле, то это никак не помешает работе пяти другим. Абсолютно все космические аппараты на Марсе имеют именно 6 колес. Для будущих пилотируемых миссий, эта вещь очень важна".