Миссия выполнима. Какие организмы смогут выжить в марсианских условиях

Однако, как показывают недавние эксперименты, марсианский грунт вполне пригоден для некоторых земных организмов. Именно их стоит иметь в виду, разрабатывая возобновляемые биологические системы для Марса.

Почти в марсианских условиях

В середине февраля немецкие ученые сообщили, что им удалось вырастить сине-зеленые бактерии рода Anabaena в условиях, приближенных к марсианским. В специальном биореакторе поддерживали низкое давление газовой смеси из азота (96%) и углекислого газа (четыре процента). Микроорганизмы, помещенные в почву, имитирующую ту, что на Красной планете, не только выжили в этой атмосфере, но и начали размножаться.

Как объясняют авторы работы, цианобактерии извлекали углерод из углекислого газа. Нужной им для жизни воды на планете хватает (в виде льда), как и фосфора, серы, калия и других химических элементов. Все это есть в реголите — марсианском грунте.

Единственное — давление было все же выше: 100 гектопаскалей. На Марсе — шесть-одиннадцать, этого для бактерий мало. Кроме того, не исключено, что в атмосфере может оказаться недостаточно молекулярного азота, тоже необходимого для роста и размножения цианобактерий.

Принцип работы систем жизнеобеспечения, построенных на основе жизнедеятельности цианобактерий на Марсе

CC BY 4.0 / 2021 Verseux, Heinicke, Ramalho, Determann, Duckhorn, Smagin and Avila

По биомассе колония "марсианских бактерий" не отличалась от выращенной в земных условиях. Но у "марсиан" соседние гетероцисты находились ближе друг к другу, а растворимых белков было меньше на четыре процента. Это может сказаться на питательных свойствах цианобактерий, что важно, если применять их в качестве питательного субстрата.

С другой стороны, кишечная палочка E. coli выросла так же хорошо, как и в обычной среде. Значит, сине-зеленые бактерии вполне годятся для культивирования на Марсе организмов, не способных к фотосинтезу, — в частности, гетеротрофных растений.

Биореактор, сконструированный немецкими учеными, состоял из девяти сосудов. В каждом из них контролировались давление, температура, подсветка, состав газовой смеси и скорость перемешивания. Таким образом в них воссоздавались марсианские условия. На рисунке слева (А) изображен сам биореактор, справа (В) — отдельная ячейка биореактора с сосудом для культивирования цианобактерий

CC BY 4.0 / 2021 Verseux, Heinicke, Ramalho, Determann, Duckhorn, Smagin and Avila

Нивы Красной планеты

В 2014 году ученые Вагенингенского университета (Нидерланды) посадили семена 14 видов растений в грунт, напоминающий марсианский. Его приготовили из привезенных с Гавайев вулканических пород. Спустя 50 дней в большинстве горшков появились ростки, а в некоторых — цветки и даже плоды.

Это были шпинат, помидоры, горох, рожь, редис, киноа, кресс-салат, руккола, зеленый лук и лук-порей. Причем никакой разницы между "марсианскими" и обычными сельхозкультурами не заметили.

Тем не менее пробовать "марсианский" урожай исследователи не рискнули. Помимо фосфора и столь необходимого растениям азота, в почве содержались тяжелые металлы — свинец, мышьяк, ртуть и железо. Обычно они накапливаются в съедобной части растений и делают их ядовитыми.

Некоторое время спустя ученые повторили эксперимент — засеяли этими же культурами "лунную" и "марсианскую" почвы (тоже с Гавайев). Результаты почти полностью повторились. Только шпинат в этот раз отказался расти. Но "лунный грунт" принес значительно меньше биомассы.

А некоторые "марсианские" растения даже дали семена — в частности, редис, рожь и кресс-салат. Авторы эксперимента утверждали, что их можно засеять.

Слева — растения, культивируемые нидерландскими учеными в земном, "марсианском" и "лунном" грунте. Справа — график, показывающий общее количество биомассы, выросшей на земной, "марсианской" и "лунной" почве

CC BY 4.0 / 2019 G.W.W. Wamelink et al., published by De Gruyter

Картофельный рай

Параллельно экспериментировали в Международном центре картофеля (CIP) в Перу — совместно со специалистами аэрокосмического агентства NASA. Правда, задачу усложнили — к реголиту добавили "марсианскую" атмосферу.

На специальную платформу поместили камеру с реголитом — его роль играл грунт из пустыни Пампа де ла Хойя, одного из самых засушливых мест на Земле. Создали практически марсианские условия — температура, давление, углекислый газ.

Затем в грунт — о его химическом составе ничего не сообщалось — поместили клубни картофеля. Несколько недель почву поливали особым раствором с питательными веществами. Картофель пророс и зацвел. Авторы исследования утверждали, что были даже клубни, однако можно ли их употреблять в пищу, не уточнили.

Как бы то ни было, эксперимент показал, что при правильном подходе на Марсе можно вырастить картофель. Поэтому вполне вероятно, что в будущем основой рациона колонистов послужат блюда из картошки.