Космос

Колонизация Марса: как вырастить урожай на Красной планете

27 июля 2018 | 16:30

К пилотируемым полетам на Марс сегодня готовятся как передовые космические державы, так и частные организации. Уже в 30-х годах этого века NASA намеревается отправить людей на Красную планету на многоразовом космическом корабле «Орион», Европейское космическое агентство разрабатывает программу «Аврора», планируя миссию на 2033 год, а компания SpaceX занимается созданием транспортного корабля для заселения Марса.

Но что будут есть колонизаторы, если эти миссии в итоге окажутся успешными? Стабильный источник питания — ключевое условие для выживания марсианской колонии, ведь запуск и пополнение продовольственных ресурсов с Земли приведет к огромным издержкам.

«Люди на Марсе должны построить самодостаточное и устойчивое сельское хозяйство», — пишет в колонке для The Conversation Бриардо Льоренте, биолог из CSIRO — Государственного объединения научных и прикладных исследований (Австралия).

Недавнее открытие жидкой воды на Марсе поддерживает идею, что на планете может сохраняться жизнь. Также находка увеличивает шансы колонизаторов на использование таких ценных ресурсов для выращивания пищи.

«Но вода — лишь одна из многих вещей, которые нам понадобятся, если мы хотим выращивать на Марсе достаточно еды», — предупреждает Льоренте.

Кадр из фильма "Марсианин", 2015 год
Кадр из фильма "Марсианин", 2015 год

Какую еду можно получить на Марсе

В качестве источника пищи на Марсе исследователи предлагали использовать микробы и сельскохозяйственные культуры, выращенные в гидропонных теплицах, а в июле в журнале Genes ученые из CSIRO описали, как передовые достижения синтетической биологии улучшат будущие марсианские урожаи.

Синтетическая биология — быстрорастущая сфера. Она сочетает в себе принципы генной инженерии, молекулярной биологии, информатики и многих других дисциплин, которые способны придать живым организмам новые функции.

«Мы можем не только прочитать ДНК, но также разрабатываем биологические системы, тестируем их и даже создаем целые организмы», — объясняет Льоренте. Так, в 2014 году биологи создали первую функциональную синтетическую дрожжевую хромосому, а уже в 2017-м появились синтетические дрожжи с искусственными хромосомами.

Технология продолжает развиваться, а ее интеграция с роботизированными установками позволяет тестировать миллионы спроектированных ДНК, получая организмы с заданными качествами.

Кадр из фильма "Интерстеллар", 2014 год
Кадр из фильма "Интерстеллар", 2014 год

Марс: как Земля, но не Земля

Гравитация на Марсе составляет около трети от земной, на его поверхность попадает примерно половина солнечного света, которую получаем мы, но уровень вредных ультрафиолетовых лучей гораздо более высокий. Средняя температура на Красной планете — около -40 ℃, а еще она имеет разреженную атмосферу, в основном состоящую из углекислого газа.

На Земле почва влажная, богата питательными веществами и микроорганизмами, которые поддерживают рост растений. Марс же покрыт реголитом — сухим остаточным грунтом, содержащим токсичные для человека перхлораты. Кроме того, несмотря на обнаруженный резервуар с жидкой водой, вода здесь в основном существует в виде льда, а низкое атмосферное давление планеты заставляет жидкую воду кипеть при температуре около 5 ℃.

Растения на Земле эволюционировали в течение сотен миллионов лет и адаптированы к земным условиям, потому они не будут хорошо расти на Марсе. Это означает, что бесценные для колонизаторов ресурсы (воду и энергию) необходимо будет тратить на создание оптимальных «земных» условий для роста растений.

Вода на Марсе в основном существует в виде льда, а низкое атмосферное давление планеты заставляет жидкую воду кипеть при температуре около 5 ℃
Вода на Марсе в основном существует в виде льда, а низкое атмосферное давление планеты заставляет жидкую воду кипеть при температуре около 5 ℃

Адаптация растений к Марсу

«Более рациональной альтернативой является использование синтетической биологии для разработки культур, специально предназначенных для Марса», — считает Льоренте. По мнению ученого, создавая синтетические биологические объекты и тестируя их в моделируемых «марсианских» условиях, можно улучшить характеристики культур и сделать так, чтобы они адаптировались к жизни на Красной планете. Для этого биологам придется улучшить их фотосинтез и фотозащиту, устойчивость к засухе и холоду, а также увеличить урожайность культур.

«Нам также необходимо модифицировать микробы для детоксикации и улучшения качества марсианской почвы», — пишет Льоренте. Но все эти проблемы, по его словам, может решить современная синтетическая биология.

Преимущества для Земли

Разработка нового поколения «марсианских» культур также будет иметь большие преимущества для людей на Земле. Население нашей планеты увеличивается, как и спрос на продовольствие.

«Чтобы удовлетворить растущий спрос, мы должны повысить производительность сельского хозяйства. Но сделать это нужно без негативного влияния на окружающую среду, — считает исследователь. — Лучшим способом достижения этих целей было бы улучшение культур, которые уже широко используются. Таким образом, основным бенефициаром усилий по разработке культур для Марса будет Земля».

Читайте также:

В Антарктиде впервые собрали урожай: салат, огурцы и помидоры

Улететь на Марс — что нужно учесть перед поездкой