Геологи моделируют почвенные условия, чтобы помочь выращивать растения на Марсе

Следующим гигантским шагом человечества может стать Марс. Но прежде чем эти миссии начнутся, учёных необходимо добиться множества прорывных достижений, в том числе научиться выращивать урожай на красной планете.

Проще говоря, космонавты не смогут тащить бесконечный запас верхнего слоя почвы через космос. Итак, геологи Университета Джорджии выясняют, как лучше всего использовать материалы, уже находящиеся на поверхности планеты.

Для этого они разработали искусственные почвенные смеси, имитирующие материалы, обнаруженные на Марсе. В новом исследовании, опубликованном в журнале Icarus, исследователи оценили искусственные образцы, чтобы определить, насколько плодородной может быть марсианская почва.

“Мы хотим смоделировать определённые характеристики материалов, которые можно легко получить на поверхности Марса”, - сказала Лаура Факрелл, докторант геологии UGA и ведущий автор исследования.

“Моделирование минерального состава или содержания солей в этих марсианских смесях может многое рассказать нам о потенциальном плодородии почвы. Такие вещи, как питательные вещества, соленость, pH, являются частью того, что делает почву плодородной, и понимание того, где находятся почвы Марса в этом спектре, является ключом к знанию, являются ли они жизнеспособными, а если нет, то есть ли решения, которые можно использовать, чтобы сделать их таковыми”.

В последнее десятилетие исследование поверхности Марса расширило понимание химического состава поверхности планеты. Используя данные, взятые из образцов поверхности, команда исследовала реголит или рыхлый материал у поверхности, чтобы разработать имитаторы.

В материалах использовались имитирующие смеси почвы, глинистых минералов, солей и других веществ, которые можно получить с поверхности Марса путё зачерпывания рыхлого материала или добычи его из коренных пород.

Несмотря на разреженную атмосферу, экстремальный холод и низкий уровень кислорода, поверхность Марса, как известно, содержит большинство основных питательных веществ для растений, включая азот, фосфор и калий.

Присутствие питательных веществ является одним из серьезных факторов, но есть ещё проблемы. “Одна из проблем в том, что их присутствие не означает, что они доступны для растений”, - сказала Факрелл. “Если вы действительно посадите растение в землю - просто потому, что там есть железо или магний, это не значит, что растение действительно сможет впитать его из почвы”.

Кроме того, питательные вещества могут присутствовать или отсутствовать в достаточном количестве, или они могут быть настолько высоки по концентрации, что являются токсичными для растений.

Используя смоделированные марсианские почвы, Факрелл и её коллеги-исследователи обнаружили, что текстуры искусственных имитаторов являются твердыми и высушенными, что может отражать некоторые неожиданные условия марсианских почв, которые затрудняют их использование.

Эти проблемы составляют очень сложную, но выполнимую задачу. Что касается сельскохозяйственной науки, группа, в которую входят преподаватели UGA Пол Шредер, Мусси Хабтеселасси и Аарон Томпсон, адаптирует растворы, используемые на Земле для промывки почвы или добавления в почву инокулянтов, таких как бактерии или грибы, для стимуляции роста растений.

“Известно, что определенные типы бактерий и грибов полезны для растений и могут поддерживать их в стрессовых условиях, которые мы наблюдаем на Марсе”, - сказала Факрелл, которая начала свои исследования в области геомикробиологии у Шредера для своей магистерской диссертации об экстремальных услових, с которыми сталкиваются микробы, обитающие в горячих источниках на полуострове Камчатка, на Дальнем Востоке России.

Учёные также видят последствия своих исследований для потенциальных инноваций в сельскохозяйственной деятельности на Земле. “Всё, что мы узнаём о сельском хозяйстве на Марсе, может помочь в ведении сельского хозяйства в сложных условиях на Земле, и это поможет нам построить устойчивое будущее”, - сказала Факрелл.

Каким бы ни было окончательное решение, перспектива пилотируемой миссии на Марс зависит от способности выращивать пищу.