Отглеждането на собствена храна на Марс – не с ресурси, доставени от Земята, а чрез използване на местни материали като прах, въздух и микроби – звучи като сюжет от научна фантастика. Основната причина е липсата на ключов елемент: плодородна почва. Повърхността на планетата съдържа минерали, но не и органичните хранителни вещества, от които растенията се нуждаят, за да се развиват.
Сега изследователи в Германия откриват умно решение, което включва превръщането на марсиански прах и издръжливи микроби в работеща система за торове, която може да произвежда ядливи растения. Това е малка, но мощна стъпка към превръщането на мисиите до Марс в самоиздържащи се.
„Нашите открития насърчават развитието на производството на торове на място за устойчиво земеделие на Марс“, отбелязват изследователите в своето проучване.
От космически прах до жива биомаса
В сърцевината на предложената система са цианобактериите, често наричани синьо-зелени водорасли. Тези микроскопични организми са достатъчно издръжливи, за да оцелеят в екстремни условия. По-важното е, че те могат да използват въглеродния диоксид, който е в изобилие в марсианската атмосфера, за да растат, като същевременно произвеждат кислород и извличат хранителни вещества от богатия на минерали прах.
За да покажат как тази идея би могла да проработи, изследователите възпроизвеждат марсианските условия, използвайки симулант на реголит, наречен MGS-1, който имитира състава на марсианската почва.
Те култивират цианобактерии, използвайки този изкуствен прах заедно с въглероден диоксид, което позволява на микробите да натрупат биомаса, използвайки само ресурси, които биха могли да съществуват на Марс.
След като са отгледани достатъчно цианобактерии, следващото предизвикателство е да ги превърнат в нещо, което растенията да могат да усвоят. Екипът постигна това чрез анаеробна ферментация – процес, при който микроорганизмите разграждат органичната материя без кислород, като освобождават хранителни вещества в системата.
Те прецизно настройват този етап. Предварителното нагряване на биомасата спомага за по-бързото ѝ разграждане, а поддържането на температурата в системата около 35°C води до най-добри резултати.
Изследователите изчисляват и правилния баланс между биомасата от цианобактерии и производството на амоний, като по този начин гарантират, че крайният продукт съдържа достатъчно от този ключов хранителен елемент за растежа на растенията.
Полученият тор е тестван върху водна леща (Lemna sp.), бързорастящо водно растение, богато на протеини, което вече се консумира в някои части на света. Резултатът е впечатляващ: само един грам изсушени цианобактерии генерира достатъчно хранителни вещества за отглеждане на 27 грама прясна, годна за консумация растителна маса.
„Въпреки предизвикателствата, ферментатът позволи постигането на висок добив на биомаса от Lemna sp. – 27 г свежа маса на грам суха маса от цианобактерии, което демонстрира потенциала му като тор за хидропонно отглеждане“, добавят авторите на проучването.
Освен това, като допълнителен бонус, процесът на ферментация произвежда метан – енергийно богат газ, който може да бъде улавян и използван като гориво, което добавя още едно ниво на полезност към системата.
Живот извън Земята
Това проучване ни доближава към бъдеще, в което астронавтите биха могли да разчитат много по-малко на Земята по време на своите мисии в космоса. Чрез комбиниране на микроби, местен прах и прости биологични процеси може да се създадат системи със затворен цикъл, които произвеждат храна, кислород и дори енергия на Марс.
„Можете да си представите зеленчукова градина на Марс, която се поддържа изцяло от местни ресурси – без да се внасят почва, торове или вода. Тази самодостатъчност е важна, за да се направят бъдещите марсиански селища възможно най-устойчиви“, казва Тиаго Рамальо, водещ изследовател и докторант в Университета в Бремен.
Работата обаче все още не е завършена. Тези експерименти са проведени при контролирани условия на Земята, а не в суровите условия на Марс, където радиацията, ниската гравитация и екстремните температури биха могли да повлияят на системата.
Следващата стъпка на изследователите е да тестват и интегрират тази система с други технологии за поддържане на живота, като по този начин се доближат до създаването на напълно самодостатъчна среда за живот. Ако това проработи, същият подход би могъл да се използва и за устойчиво земеделие на Земята – особено в региони, където качеството на почвата е лошо.
Проучването е публикувано в списанието Chemical Engineering Journal.
Източник: InterestingEngineering
