Сельскохозяйственные культуры на марсианской почве


Эксперимнты по выращиванию различных культур сельского хозяйства на марсианской и лунной почве начал проводить государственный университет Вагенинген и его научно - исследовательский центр (также известный как Вагенинген UR ; аббревиатура: WUR ) в городе Вагенинген с численностью жителей 38,5 тысяч жителей (Нидерланды).
image.png
Университет Вагенинген и научно - исследовательский центр готовят бакалавров, магистров и докторов философии, фокусируя свои исследования на научных, социальных и коммерческих задачах в области наук о жизни и природных ресурсов.
В области естественных наук, сельского хозяйства и науки об окружающей среде университет относится к мировому уровню.
Согласно рейтинга Times Higher Education World University Rankings - это лучший университет в Нидерландах и № 1 во всем мире в области сельского и лесного хозяйства за 2017 год.
Университет насчитывает около 12 000 студентов из более чем 100 стран мира. Он также является членом Евролиге наук о жизни (Ells) университетской сети.

Голландские учёные из Вагенингенского научно-исследовательского университета (WUR) засеяли несколько видов растений на симуляторе грунта Луны и Марса, разработка которого осуществлялась сотрудниками НАСА.
Согласно полученным результатам, возможность выращивания на Марсе и Луне продуктов питания больше не является каким-то фантастическим сценарием. Даже возможно, что при выращеннии сельскохозяйственных культур, они будут способны воспроизводить семена и придать цикличность собираемому урожаю.
image.png
Учёные научного центра на "марсианской" почве впервые в истрии вырастили богатый урожай помидоров и гороха, о чём сообщалось в марте 2016 года.
Эксперимент исследователей заключался в попытке вырастить урожай на почве, которая имитирует марсианский и лунный грунт, называемый реголит. доказав, что на Марсе действительно можно выращивать растения земного происхождения.

_Известно, что пылевой покров укрывает мелкообломочный слой поверхность Луны и других планет с разрежённой атмосферой. Это каменное одеяло учёные назвали "реголитом" (греч. "реос" - одеяло, и "литос" - камень, отсюда каменное одеяло).
Термин "реголит" вошёл в минералогию в конце XVIII века, и первоначально относился ко всяким рыхлым породам земной поверхности, а теперь он употребляется в основном в значении "лунный грунт".
Лунного реголита на Земле накоплено не так уж и мало - 382 кг привезли американские астронавты и до 500 г материала доставлено советскими автоматическими станциями с лунной поверхности.
По словам астронавтов и работников земных лабораторий, в атмосферной среде лунный грунт пахнет гарью, а на вкус явственно напоминает пережженный кофе, что связано с высокотемпературными процессами на планетах Солнечной системы.
Реголит рыхл и неоднороден, грунт хорошо слипается в комки и в лунных условиях охотно прилипает к любым поверхностям. Подобное свойство объясняется отсутствием окисной пленки на поверхности каждой отдельной частички – плёнки, которая, как известно, препятствует процессам сцепления и диффузии.
image.png
Фракционный состав реголита определён лишь для глубин до 60 см. Предполагается, что ниже реголит содержит более крупные куски породы. В верхнем слое превалируют частицы размером до одного миллиметра – хотя встречаются и камешки побольше.
По результатам наблюдений, толщина реголита на Луне составляет несколько метров – от 5 м в районе Моря Изобилия до 11 м в районе гор, окаймляющих Море Кризисов.

Состав "марсианской" почвы на Земле создан искусственно, подобно материалу, взятому из вулкана на Гавайях, а "лунной" - из Аризонской пустыни.
Растения выращивались в тепличных условиях при постоянной температуре, влажности и освещении, которые, по мнению исследователей, будут выращиваться первые культуры на Марсе и Луне, и им будет необходима защита от внешних экстремальных условий.

Предпринятая ранее попытка вырастить урожай на марсианском реголите не увенчалась успехом ибольшая часть растений, посаженная в инопланетную почву, погибла.

Начался новый эксперимент и в этот раз землю удобрили свежей нарезанной травой, которая со временем образовывала компост.
Эксперимент начался в апреле 2015 года, а в октябре был собран первый урожай. В результате вырастили десять видов сельскохозяйственных культур, включая шпинат, помидоры, горох, рожь, редис, киноа, кресс-салат, рукколу, зеленый лук и лук-порей.
В его результате учёные Вагенингенскиго университета и научно-исследовательского центра в Нидерландах смогли вырастить на реголите 10 различных видов сельскохозяйственных культур.
image.png
Разница между "марсианскими" и обычными растениями, по словам авторов эксперимента, не была статистически значимой, а "лунные" растения показали примерно вполовину худший результат. В целом, из всех культур плохо рос только шпинат.
Из 10 культур 9 показали хороший рост. Все 9 растений плодоносили, давая хороший урожай. Исключением стал лишь шпинат. При этом производительность марсианского симулируемого грунта оказалась в разы выше, чем результаты, полученные с моделированной лунной почвы. Всхожесть ото ржи, редиса и посевного кресс-салата дали наилучший эффект.
image.png
Хотя учёные, проводившие эксперимент, собрали богатый урожай, они отказались его есть, объяснив, что в инопланетном грунте много тяжёлых металлов, таких как свинец, мышьяк и ртуть, а также много железа. Если эти вещества попадут в овощи, то сделают их ядовитыми. Здесь необходимо проведение дополнительных исследований.

В дальнейшем планируется также провести эксперимент по выращиванию картофеля в условиях, максимально приближённых к марсианским. В этом случае будет имитироваться не только почва, но и примерный состав атмосферы и влияние мощного ультрафиолетового излучения на выращивание картофеля.

Статья "Рост урожая и жизнеспособность семян на почвенных симуляторах Луны и Марса", написанная группой во главе с Вамелинком, была опубликована в научном журнале "Open Agriculture", говорилось: "Мы были в восторге, когда увидели, что взращенные на смоделированной марсианской почве помидоры, стали приобретать красный цвет. Это говорит о том, что следующий шаг на пути разработки замкнутой экологической системы был успешно сделан".

С ноября 2019 года учёные экспериментируют с выращиванием фасоли в лунном и марсианском грунте. Особенностью этой серии экспериментов является то, что для удобрения части растений используют человеческую мочу в виде струвита (струвиттрувит это водный фосфат аммония и магния, вещество, из которого состоят почечные камни).
В эксперименте использовали струвит, полученный из очистных сооружений, а задачей было выяснение вопроса возможно ли такое выращивание? Эти эксперименты направлены на изучение возможностей обеспечить будущих колонистов на Луне и на Марсе собственным продовольствием. Посылать на Марс продовольствие в достаточных количествах дорого и сложно, а по словам Вигера Вамелинка, учёные пришли к выводу, что выращивание продовольственных культур на Луне и Марсе вполне возможно.
Однако недостаточно просто выращивать растения, необходимо также перерабатывать фекалии астронавтов в удобрение для растений.

Изучались также возможности применения биологических средств защиты растений в космосе. В этом эксперименте 60 горшков были наполнены аналогами лунного и марсианского грунта (на самом деле это песок из пустынь Аризона и Невада, который по своим свойствам близок в оригинальному лунному и марсианскому грунту), а также земной почвой.
Горшки были наполнены 250 г земной почвы, 750 г "марсианского" или "лунного" грунта. Затем к ним добавили 250 г воды. В половину горшков добавили 15 г струвита, полученного от разных фирм по очистке воды.
В каждый горшок посеяно по 3 фасолины, а после всходов слабые ростки удалили, оставив в каждом горшке по одному самому сильному растению. Горшки ежедневно поливали водой в автоматическом режиме. Температуру воздуха в теплице поддерживали на уровне +20 градусов днём и +18 ночью. В дни с недостаточной естественной освещенностью включали лампы досвечивания.

В ходе эксперимента измеряли высоту всех растений. По словам Вамелинка, лучше всего росли растения в земной почве и аналоге лунного грунта с добавкой струвита. Растения в марсианском грунте со струвитом отставали в росте, что удивило ученых. В предыдущих экспериментах марсианский грунт показывал лучшие результаты, чем лунный. Растения в горшках без добавки струвита не достигли и 25 см и значительно отставали от прочих. image.png
20 декабря 2019 года раскрылись первые цветки, а накануне Рождества завязались первые стручки. Это произошло в течение всего двух месяцев от момента посева, значительно быстрее, чем ожидалось, поэтому Новый год ознаменовался уборкой первого урожая, хотя ещё и не в таком количестве, чтобы фасоль можно было приготовить. С растений в земной почве и в лунном грунте было собрано по несколько стручков. Первый урожай с растений в марсианском грунте был получен на неделю позже.
К 20 января 2020 года собрано около одного килограмма фасоли с растений, удобренных струвитом. С растений, выращенных в горшках без струвита, было получено всего несколько стручков.
Ценность исследования заключается в том, что если результаты этих экспериментов окажутся неприменимы в условиях выращивания наЛуне или Марсе, они могут помочь окультурить земные пустыни, если человечеству когда-то действительно не хватит земли для ведения сельского хозяйства.

В Китае предложили концепцию "Лунной мини-экосистемы", разработкой которой занимаются исследователи из Университета Чунцина, идея которой состоит в том, чтобы выращивать на поверхности Луны картофель и насекомых на специальных минифермах.
Сообщается о том, что семена хлопчатника, доставленные на Луну китайской автоматической станцией "Чанъэ-4", дали ростки (по данным Китайского национального космического управления).
Это первый эксперимент по выращиванию растений на Луне в условиях низкой гравитации и высокой радиации. Для эксперимента на Луну в герметичном контейнере были доставлены образцы шести биологических видов, в том числе семена картофеля, рапса, растения резуховидка Таля (arabidopsis) и личинки шелкопряда с целью создания в космическом аппарате замкнутой экосистемы, в которой личинки будут вырабатывать углекислый газ, а растения с помощью фотозинтеза будут преобразовывать его в кислород.
У китайских учёных есть опыт выращивания растений на МКС, но такие опыты никогда не проводились на Луне.
Если эксперимент удастся, то астронавты смогут выращивать урожай для собственного пропитания, что в перспективе может сократить необходимость возвращения на Землю для пополнения запасов продовольствия.

Нвкопленный опыт выращивания растений на космических станциях в условиях невесомости и искусственого грунта, а также в марсианских условиях, созданных в земных лабораториях, убедительно доказывет, что на других планетах (в первую очередь на Марсе) проблема продовольствия решаема.
image.png
Эксперименты нидерландских и китайских учёных проведённые с вполне обнадёживающими результатами по выращиваниею сельскохозяйственных культур на на почвах других астрономических объектов, являютмся свидетельством того, что колонизация Марса в ближайших 20 лет на наших глазах превращается из мечты человечества в реальность.


Comments 0