Идея выращивания сельскохозяйственной продукции на Марсе сразу наталкивается на проблему отсутствия плодородной почвы. Марсианская пыль богата минералами, но лишена органических соединений, необходимых для жизни. Теперь ученые предложили элегантное решение: использовать сине-зеленые водоросли (цианобактерии), способные выживать в экстремальных условиях. Эти микроорганизмы поглощают углекислый газ, которого в избытке в атмосфере Марса, и извлекают полезные элементы прямо из имитации местного грунта — реголита MGS-1. Работа опубликована в журнале Chemical Engineering Journal.
Цианобактерии сделали марсианскую почву плодоносной
Исследователи из Бременского университета в Германии разработали систему создания удобрений из марсианской пыли и цианобактерий. Ученые доказали, что использование цианобактерий позволяет превратить бесплодный реголит в питательную среду для выращивания съедобных растений, что критически важно для автономных миссий.
Концептуальный рисунок инкубатора растений на Марсе. Evgeniy Shkolenko/Getty Images
Почему ученые выбрали ряску для эксперимента. Ряска (Lemna sp.) считается идеальным кандидатом для космических ферм из-за своей невероятной скорости роста — она способна удваивать массу каждые несколько суток. Кроме того, она не имеет корней в привычном понимании и растет на поверхности воды, что идеально подходит для гидропоники. В ряске содержится больше белка, чем в сое, а отсутствие твердых стеблей позволяет употреблять в пищу все растение целиком без отходов.
Ряска (Lemna).
В процессе роста цианобактерии не только вырабатывают кислород, но и накапливают биомассу, которая служит основой для будущих удобрений. Исследователи успешно воссоздали этот замкнутый цикл, используя анаэробное брожение — процесс разложения органики без доступа воздуха. При поддержании температуры около 35 градусов Цельсия биомасса эффективно преобразуется в раствор, насыщенный аммонием и другими питательными элементами.
Колонизация с помощью биологии
Результаты тестирования системы превзошли ожидания: всего один грамм сухих цианобактерий позволил вырастить 27 грамм свежей ряски (Lemna sp.), которая богата белком и пригодна в пищу. Это открывает путь к созданию гидропонных ферм, полностью независимых от поставок с Земли.
![Обзор экспериментальной серии. Она включает в себя изучение характеристик и оптимизацию анаэробного сбраживания биомассы цианобактерий с последующим культивированием Lemna sp. на полученном сбраживаемом остатке. Культуры для анаэробного сбраживания, использованные в качестве инокулята, обозначены фиолетовыми прямоугольниками, а фиолетовые стрелки указывают на соответствующие эксперименты с инокуляцией. «Исходный инокулят» относится к активному анаэробному реактору, использованному во время ранее описанного отбора микробного сообщества [15], из которого были получены «восстановленные замороженные запасы». Образцы, отобранные для анализа состава микробного сообщества, отмечены «CC».](https://images.techinsider.ru/upload/img_cache/188/188665c1980069a429139425955d187b_cropped_510x733.webp "Обзор экспериментальной серии. Она включает в себя изучение характеристик и оптимизацию анаэробного сбраживания биомассы цианобактерий с последующим культивированием Lemna sp. на полученном сбраживаемом остатке. Культуры для анаэробного сбраживания, использованные в качестве инокулята, обозначены фиолетовыми прямоугольниками, а фиолетовые стрелки указывают на соответствующие эксперименты с инокуляцией. «Исходный инокулят» относится к активному анаэробному реактору, использованному во время ранее описанного отбора микробного сообщества [15], из которого были получены «восстановленные замороженные запасы». Образцы, отобранные для анализа состава микробного сообщества, отмечены «CC».")
Обзор экспериментальной серии. Она включает в себя изучение характеристик и оптимизацию анаэробного сбраживания биомассы цианобактерий с последующим культивированием Lemna sp. на полученном сбраживаемом остатке. Культуры для анаэробного сбраживания, использованные в качестве инокулята, обозначены фиолетовыми прямоугольниками, а фиолетовые стрелки указывают на соответствующие эксперименты с инокуляцией. «Исходный инокулят» относится к активному анаэробному реактору, использованному во время ранее описанного отбора микробного сообщества [15], из которого были получены «восстановленные замороженные запасы». Образцы, отобранные для анализа состава микробного сообщества, отмечены «CC».
«Можно представить себе настоящий огород на Марсе, который работает исключительно на местных ресурсах — без привоза почвы, удобрений или воды. Такая самодостаточность важна для того, чтобы сделать будущие марсианские поселения максимально устойчивыми», — отмечает ведущий автор работы Тиаго Рамальо.
Помимо продовольствия, процесс брожения побочно генерирует метан, который можно собирать и использовать в качестве топлива для нужд базы. Хотя эксперименты проводились в земной лаборатории и впереди проверка факторами радиации и низкой гравитации, биологический метод уже сегодня выглядит как хороший план для жизни вне нашей планеты. Разработанная технология может найти применение и на Земле, помогая развивать сельское хозяйство в регионах с истощенными и бедными почвами.