Как вырастить картошку на марсе
Ученые подтвердили возможность выращивания на Марсе картофеля / Хабр
Возможно, что когда-нибудь астронавты смогут повторить эксперимент главного героя «Марсианина» Марка Уотни и вырастить на красной планете картошку. Международный центр по картофелю (МЦК) в Лиме уже начал серию экспериментов, которые помогут выяснить, может ли картофель расти в марсианских атмосферных условиях, и тем самым доказать, что он может выращиваться в экстремальных климатических условиях на Земле.
МЦК был основан в 1971 году указом перуанского правительства. С момента своего основания Центр стремится к сокращению масштабов нищеты и достижения продовольственной безопасности в развивающихся странах посредством научных исследований и деятельности, связанной с возвращением генетических ресурсов картофеля. Помимо этого, ученые Центра выводят новые сорта картофеля и других клубневых и корневых сельскохозяйственных культур и занимаются управлением природными ресурсами в Андах и других горных районах.
В конце 2015 года Международный центр по картофелю начал сотрудничать с НАСА, чтобы попытаться вырастить картофель в условиях, приближенных к марсианским. Проект был задуман Центром для того, чтобы понять, можно ли выращивать картофель на Марсе и посмотреть, как клубни приспосабливаются к экстремальным условиям, аналогичных тем, которые можно наблюдать в регионах, страдающих от изменения климата и природных катаклизмов.
Второй этап эксперимента МЦК начался 14 февраля 2016 года, когда клубень посадили в специально построенный герметичный контейнер в кубсате — небольшом модульном спутнике, созданном сотрудниками Университета инженерных разработок и технологий (UTEC) в Лиме на основе планов и рекомендаций, предоставленных Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства исследовательского центре Эймса (NASA ARC). Предварительные результаты исследования оказались весьма успешными.
Внутри герметичной среды кубсат обеспечивает питание и воду, регулирует температуру и давление, соотносимые с дневными и ночными условиями Марса, а также уровень кислорода и углекислого газа. Специальные датчики постоянно контролируют эти условия, а камеры ведут прямую трансляцию, записывая состояние почвы в ожидании всходов картофеля.
Выращивание культур в Марсо-подобных условиях — важный этап эксперимента. Ученые уверены: если урожай выживет в тех испытаниях, которым он подвергается в кубсате, то у картофеля есть хороший шанс вырасти на Марсе. Исследователи планируют провести несколько дополнительных испытаний, чтобы выяснить, какие сорта картофеля справятся с этой задачей лучше всего. Они хотят понять, каковы минимальные условия для выживания саженцев.
Но почему именно картофель, а не любое другое растение? Согласно данным селекционера МЦК Уолтера Амороса (Walter Amoros), главное преимущество картофеля заключается в сильной генетической способности к адаптации в экстремальных условиях. Центр использует эту возможность в выведении модифицированных культур, которые могут перетерпеть такие суровые условия, как засуха или засоление. Таким образом мелкие фермеры могут выращивать еду на маргинальных территориях. Выращивать на Марсе именно картофель имеет смысл еще и потому, что именно это растение обладает наивысшей энергетической ценностью и при этом требует наименьшее количество площади для успешного произрастания среди всех сельскохозяйственных культур.
Одним из лучших сортов, проявивляющих наиболее высокую солеустойчивость, стал разработанный МЦК картофель для рассадки в субтропических низменностях и прибрежных районах Бангладеша с высокой концентрацией минералов в почве.
В 2016 году Международный центр по картофелю получил образец почвы, максимально приближенный по составу к грунтовой поверхности Марса. Земля, добытая из пустыни Пампас де ла Хойя, расположенной в южной части Перу, оказалась достаточно сухой и соленой, но исследователям удалось вырастить в ней клубни картофеля с помощью удобренной почвы.
После этих экспериментов ученые надеются, что следующие миссии на Марс будут сопровождаться попытками повторить уже в настоящем марсианском грунте. Для этого им придется подготовить почву с рыхлой структурой и полным набором питательных веществ, чтобы клубни получали достаточно воздуха и воды.
Аморос добавляет, что какими бы ни были последствия дальнейших экспедиций на Марс, удачный исход испытаний — хорошая новость. Потенциально картофель может помочь людям выжить в экстремальных условиях на Земле. «Результаты свидетельствуют о том, что наши усилия для выведения сортов с высоким потенциалом для укрепления продовольственной безопасности в тех районах, которые подвержены или будут подвержены воздействию изменения климата, приносят свои плоды», — отмечает он.
Индикаторыпоказывают, что картофель может расти на Марсе
CubeSat содержал атмосферу Марса, имитирующую кислород Марса, двуокись углерода и атмосферное давление. Предоставлено: Международный центр картофеля. Международный центр картофеля (CIP) начал серию экспериментов, чтобы выяснить, может ли картофель расти в атмосферных условиях Марса и тем самым доказать, что он также может расти в экстремальных климатических условиях на Земле. Эта вторая фаза эксперимента по проверке концепции CIP по выращиванию картофеля в смоделированных марсианских условиях началась 14 февраля 2016 года, когда клубень был посажен в специально сконструированную среду CubeSat, созданную инженерами из Университета инженерии и технологий (UTEC) в Лиме. по проектам и советам, предоставленным Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства в Исследовательском центре Эймса (НАСА ARC), Калифорния.Предварительные результаты положительные.
Проект «Картофель на Марсе» был задуман CIP как для понимания того, как картофель может расти в условиях Марса, так и для того, чтобы увидеть, как он выживает в экстремальных условиях, подобных тем, которые уже испытывают части мира, страдающие от изменения климата и погодных потрясений.
«Выращивание сельскохозяйственных культур в условиях, подобных Марсу, является важной фазой этого эксперимента», - говорит Хулио Вальдивиа-Силва, научный сотрудник Института SETI, который работал в Исследовательском центре Эймса НАСА (NASA ARC), а теперь работает в UTEC в Лиме. .«Если посевы смогут выдержать экстремальные условия, которым мы подвергаем их в нашем CubeSat, у них есть хорошие шансы вырасти на Марсе. Мы проведем несколько раундов экспериментов, чтобы выяснить, какие сорта картофеля подходят лучше всего». Мы хотим знать. "какие минимальные условия необходимы для выживания картофеля", - сказал он.
CubeSat вмещает контейнер для почвы и клубней. Внутри этой герметичной среды CubeSat доставляет воду, богатую питательными веществами, контролирует температуру Марса днем и ночью и имитирует атмосферное давление Марса, уровни кислорода и углекислого газа.Датчики постоянно контролируют эти условия, а камеры потокового вещания фиксируют почву в ожидании появления всходов картофеля.
По словам селекционера картофеля CIP Вальтера Аморос, одним из преимуществ картофеля является большая генетическая способность адаптироваться к экстремальным условиям окружающей среды. CIP использовала эту возможность, создавая клоны картофеля, которые хорошо переносят такие условия, как засоление почвы и засуха, чтобы помочь мелким фермерам выращивать продукты питания на маргинальных территориях, которые могут стать более суровыми в условиях изменения климата.
В 2016 году компания CIP доставила почву-аналог Марса из пустыни Пампас-де-Ла-Хойя на юге Перу на свою экспериментальную станцию в Ла-Молина, Лима. Там CIP смогла продемонстрировать доказательство того, что картофель может расти в этой сухой, соленой почве с некоторой помощью удобрений земной почвы как для питания, так и для структуры.
Замедленная съемка прорастания картофеля в условиях Марса. Предоставлено: Международный центр картофеля
«Мы изучили очень сухие почвы в южной перуанской пустыне.Это наиболее похожие на Марс почвы на Земле ". Крис Маккей из НАСА ARC." Это [исследование] могло бы принести прямую технологическую пользу на Земле и прямую биологическую пользу на Земле ", - говорит Крис Маккей из НАСА ARC.
На основании первоначального эксперимента ученые CIP пришли к выводу, что будущие миссии на Марс, которые надеются выращивать картофель, должны будут подготовить почву с рыхлой структурой и питательными веществами, чтобы клубни могли получить достаточно воздуха и воды, чтобы они могли клубниться.
«Было приятно увидеть, что картофель, который мы выращивали, чтобы выдерживать абиотический стресс, смог дать клубни в этой почве», - сказал Аморос. Он добавил, что один из лучших сортов оказался очень солеустойчивым из селекционной программы CIP для адаптации к субтропическим низменностям с устойчивостью к абиотическому стрессу, который также недавно был выпущен как сорт в Бангладеш для выращивания в прибрежных районах с высокой засоленностью почвы.
Аморос отметил, что, какими бы ни были их последствия для миссий на Марс, эксперименты уже предоставили хорошие новости о том, что картофель может помочь людям выжить в экстремальных условиях на Земле.
«Результаты показывают, что наши усилия по выведению сортов с высоким потенциалом для укрепления продовольственной безопасности в районах, которые затронуты или будут затронуты изменением климата, работают», - сказал он.
Проект «Картофель на Марсе» был проведен CIP по рекомендации NASA ARC, а создание технологии CubeSat было выполнено студентами-инженерами и их советниками из UTEC. Ученый NASA и UTEC Хулио Вальдивиа-Силва активно сотрудничал с группами ученых UTEC и CIP на обеих фазах этого эксперимента.Он определил почву в пустыне Пампас-де-Ла-Хойя и возглавил работу по созданию сложного CubeSat.
НАСА имитирует выращивание картофеля на Марсе в Перу
Дополнительная информация: Прямые трансляции эксперимента можно посмотреть на картофеле.space / mars или на сайте CIP http://www.CIPotato.org.
Предоставлено Международный центр картофеля / Centro Internacional de la Papa
Ссылка : Индикаторы показывают, что картофель может расти на Марсе (2017, 8 марта) получено 23 октября 2020 с https: // физ.org / news / 2017-03-sizes-potatoes-mars.html
Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.
.Что означает выращивание картофеля на Марсе для земледельцев?
Мэтт Дэймон сделал это легко в голливудском блокбастере, но Марс и Земля на самом деле не так уж и отличаются.
В боевике «Марсианин» Мэтт Дэймон играет Марка Уотни. Он умный ботаник, который заставляет побеги прорастать в безжизненной грязи.
По мере роста населения здесь, на Земле, появляется множество суровых, лишенных пищи среды.Окружающая среда может быть улучшена с помощью небольшой изобретательности. Сюжет основан на правдоподобной науке. Оказывается, многое из того, что сделал персонаж Деймона, превратив свое марсианское «жилище» в импровизированную оранжерею, применимо и здесь.
Выпуск фильма совпадает с Международным годом почв в ООН. Фильм, вероятно, делает столько же для повышения осведомленности о том, что почва, как и вода, является ограниченным ресурсом. Это согласно Гарольду ван Эсу. Он почвовед из Корнельского университета.
Почва создается, когда ледники, ветер или другие элементы медленно превращают горные породы во что-то более мягкое и плодородное. Ученые говорят, что на формирование одного сантиметра новой почвы может потребоваться от 200 до 400 лет.
Между тем деятельность человека вызывает эрозию и деградацию почвы с угрожающей скоростью. К ним относятся подсечно-огневое земледелие, вырубка лесов и глобальное потепление. Кроме того, пахотная почва теряется из-за загрязнения.
«Полет на Марс - очень интересная перспектива.Но в конечном итоге это будет очень сложно, - говорит ван Эс. - Нам нужно научиться жить с большим количеством людей на этой планете ».
В фильме Уотни укрощает негостеприимные марсианские почвы. Во-первых, он создает воду из ракетного топлива. Это совершенно разумная наука. Это согласно Джиму Беллу. Он планетолог из Университета штата Аризона. Он эксперт по марсианской грязи. Эта вода пригодится для регидратации лиофилизированных человеческих фекалий. Уотни использует его как удобрение.
Корма не так уж далеко зашита, как поправка на почву на Земле. Вашингтон, округ Колумбия, входит в число растущих городов, превращающих смыв из туалетов в компост. Этот богатый азотом компост уже используется на городских садовых участках. Используется для улучшения истощенных городских почв. Из него можно вырастить средний помидор.
Один из учеников ван Эса также использует обработанные туалетные принадлежности для выращивания еды. Он использует его в Найроби, Кения. Там наследие выращивания кукурузы со временем истощило почвы.Сначала его обугливают, чтобы стабилизировать. Тогда в него можно вводить азот. Это возвращает в почву необходимые минералы.
Уотни должен был сберегать каждую каплю воды, созданную им на Марсе. Он даже использовал футуристический регенератор воды. Это похоже на то, что используют астронавты в реальной жизни. Они используют его на Международной космической станции для повторного использования сточных вод.
Мы тоже до некоторой степени делаем это на Земле. Это называется «серая вода». Серая вода смывает раковины в ванных комнатах.Затем его перерабатывают на поля для водного гольфа. Это также предохраняет оборудование от перегрева. По мере того как засуха распространяется на большей части американского Запада, серая вода не только повторно используется для орошения, но и все чаще продается как питьевая вода после этапов очистки, которые включают фильтрацию и воздействие УФ-излучения.
Одна проблема, которую "Марсианин" не затронул, заключается в том, что на реальном Марсе фермерам-астронавтам придется бороться с загрязнителями в грязи. В 1999 году спускаемый аппарат НАСА "Феникс" обнаружил в почве Марса отвратительный материал под названием перхлорат, который "очень вреден для жизни в том виде, в каком мы ее знаем", - говорит Белл.
Вернувшись на Землю, фермеры в некоторых районах уже столкнулись с потенциально опасным загрязнением. Многие городские почвы содержат следы своего промышленного прошлого в виде свинца или мышьяка. Наиболее распространенное решение - насыпать незапятнанную землю сверху или в контейнеры для выращивания.
Но системы с обратной связью показывают большой потенциал для работы с бедными почвами или их фактического улучшения. Это включает в себя гидропонику, при которой в симбиозе выращивают рыбу и растения, или системы, которые чередуют посевы, чтобы вернуть питательные вещества в почву.
Ученые также изучают, как выращивать сельскохозяйственные культуры в радиоактивной среде, связанной с планетами, которые не имеют защиты атмосферы Земли. Аварии на атомных электростанциях, если вы можете сказать, что у них есть луч света, дали исследователям шанс обнаружить культуры, которые процветают в радиоактивных почвах. Например, производство масличного льна процветало возле Чернобыльской АЭС в России.
Но если оставить в стороне человеческую изобретательность, лучший путь к процветающему продовольствию в будущем - это не тратить впустую ресурсы, которые у нас есть.
«Фильм раскрывает идею о том, что человеческая жизнь действительно зависит от нашей способности производить пищу», - говорит ван Эс. «Мы принимаем это как должное».
Исходный URL: https://www.tweentribune.com/article/tween56/what-does-growing-potatoes-mars-mean-earths-farmers/
.Ученые могли бы выяснить, как выращивать картофель на Марсе
«Марсианин» - это фильм об оказавшемся на Марсе космонавте, которого играет Мэтт Дэймон, который выращивает пищу, сажая нарезанный картофель и удобряя его фекалиями.
Но сельское хозяйство на Марсе больше не научная фантастика.
В среду Международный центр картофеля объявил, что он успешно выращивает картофель в условиях, аналогичных условиям Марса.
Проект «Картофель на Марсе» стартовал в феврале в Лиме, Перу, где пустыня Пампас-де-ла-Хойя является самым близким к Земле к засушливым землям Марса.«Предварительные результаты положительные», - говорится в сообщении центра.
Работая вместе с учеными НАСА и инженерами из Университета инженерии и технологий Лимы, IPC воссоздали экстремальные условия красной планеты в коробке, называемой CubeSat.
Исследователи посадили клубни в ящик, который был оснащен трубками, насосами и светодиодными лампами, приспособленными для отражения атмосферы Марса и давления воздуха. Потом закрыли коробку и начали снимать.
«Если посевы выдержат экстремальные условия, которым мы подвергаем их с помощью нашего CubeSat, у них есть хорошие шансы вырасти на Марсе», - сказал в пресс-релизе Хулио Вальдивиа-Силва, исследователь НАСА.
И исследование имеет значение, выходящее за рамки обширных космических полетов или колонизации новой планеты: оно также может обеспечить устойчивый источник пищи для сообществ, затронутых (или которые будут затронуты) изменением климата.
Центр продолжит эксперименты с разными сортами картофеля, чтобы определить, какой из них лучше всего растет в сложных условиях.
.«Марсианин»: что нужно для выращивания еды на Марсе?
НАСА разработало планы по отправке людей на Марс в 2030-х годах, но не ожидайте, что эти посетители Красной планеты озеленят скалистую сферу свежими продуктами, как это делает астронавт и ботаник Марк Уотни в «Марсианине».
(Предупреждение о спойлере) В фильме, когда Уотни (которого играет Мэтт Дэймон) оказывается на Марсе, он сажает картофель в теплице, используя марсианский грунт и свои собственные «метаболические отходы». И это работает: он может прожить более года, питаясь в основном картофелем.
Хотя «Марсианин», который появился в кинотеатрах в прошлую пятницу (2 октября), довольно реалистичен, выращивание еды на Марсе не будет происходить в точности так, как описано на большом экране. По словам Пола Соколова, ботаника из Канадского музея природы, потребуются сотни лет, прежде чем на Красной планете можно будет возделывать фермы без защитных теплиц. [7 наиболее похожих на Марс мест на Земле]
Марсианские сельскохозяйственные проблемы
Марсианская почва лишена питательных веществ, содержащихся в почве Земли, и она также хороша, что означает, что вода, вероятно, просочится через нее намного быстрее, чем могла бы на земле.Использование человеческих фекалий или других удобрений может обеспечить быстрый рост питательных веществ, таких как азот, а также может изменить текстуру почвы, чтобы она дольше держалась за воду, сказал Соколов, который в прошлом году был членом экипажа исследовательской станции Марсовой пустыни. в Хэнксвилле, штат Юта. Земная почва получает азот из атмосферы, хотя атмосферный азот находится в форме, которую растениям непросто использовать. Чтобы превратить азот в лучшую «пищу» для растений, бактерии «фиксируют» его.
«На Земле много азота в нашей почве фиксируется бактериями, которые обитают в корнях различных растений, например, бобовых», - сказал Соколов Live Science.«В долгосрочной перспективе вам понадобится способ закрепить азот в почве».
Марсианская почва также содержит опасные химические вещества, называемые перхлоратами, которые необходимо удалить химическим путем, чтобы растения могли там расти, сказал Соколов.
А еще есть сила тяжести. Марс имеет около одной трети гравитации Земли. Хотя эксперименты показали, что некоторые растения могут расти относительно нормально в условиях микрогравитации на Международной космической станции (МКС), на самом деле нет способа имитировать «облегченную гравитацию» Красной планеты.
«Растения используют гравитацию как способ ориентироваться, поэтому некоторые виды растений могут быть сбиты с толку, а могут и нет», - сказал Соколов.
Например, саженцы ивы, доставленные на МКС, росли искривленными, потому что в условиях микрогравитации у них никогда не развивалась ориентирующая «ось корень-побег», - сказал Соколов.
Исследование 2014 года в журнале PLOS ONE показало, что помидоры, пшеница, кресс-салат и листья горчицы особенно хорошо росли и даже цвели и давали семена в искусственной марсианской почве в течение 50 дней без каких-либо удобрений.Фактически, эти выносливые растения даже лучше росли в марсианской почве или «реголите», чем в бедной питательными веществами речной почве с Земли. [7 теорий происхождения жизни]
Чтобы определить, какие пищевые ингредиенты фактически доставить на Марс, ученые должны найти компромисс между питательной плотностью урожая, ресурсами, необходимыми для их выращивания, и временем прорастания. Ученые могут выращивать салат на МКС в качестве демонстрации, но «человек не может жить одним салатом», - сказал Соколов.
Вместо этого люди предложили такие культуры, как редис и клубника, как лучшие марсианские закуски, сказал он.(Счетчики определили, что на самом деле потребуется меньше топлива, чтобы просто отправить готовые продукты, а не ингредиенты для выращивания, для первоначальных краткосрочных визитов, - сказал Соколофф.)
Моделирование марсианских условий
До проекта марсианского земледелия начинается, людям нужно знать гораздо больше о том, как будут расти растения. Это одна из причин моделирования марсианской среды, например, исследовательской станции Mars Desert Research Station.
Ученые вырастили все, от местных пустынных растений до ячменя и хмеля, в искусственной марсианской почве станции.Почва, называемая Simulant I космического центра Джонсона, производится с использованием земных пород и почвы на основе образцов марсианской почвы с посадочных устройств Viking 1970-х годов.
И исследователи из Университета Гвельфа в Канаде выращивают растения в камерах с низким давлением или гипобарических камерах, имитирующих тонкую атмосферу Марса. Команда подвергает растения множеству суровых условий - включая различные уровни углекислого газа, давления, тепла, света, питания и влажности - чтобы увидеть, какие растения достаточно выносливы, чтобы выжить в марсианских условиях за пределами автономной теплицы с контролируемым воздухом. Звезда пригрозила.
Озеленение Красной планеты?
Выращивание растений в марсианских стихиях, а не в теплице с контролируемой температурой и воздухом, было бы гораздо более сложной задачей, сказал Соколов.
«Некоторые люди говорят, что мы должны сделать Марс более похожим на Землю», - сказал Соколов. «Это не то, к чему следует относиться легкомысленно. Это, конечно, из области научной фантастики».
И даже если люди решат, что «терраформировать» Марс с этической точки зрения приемлемо, пройдут сотни лет, прежде чем тонкая марсианская атмосфера сможет превратиться в богатую кислородом колыбель для жизни.
Чтобы создать эту атмосферу, исследователям потребуется засеять марсианскую почву, наполненную производящими кислород цианобактериями, лишайниками и микробами, и им потребуются сотни лет, чтобы произвести достаточно кислорода и азота для атмосферы. Это все еще неплохо, учитывая, что для стабилизации уровня кислорода на Земле потребовались сотни миллионов лет. (Тем временем люди, возможно, могли есть цианобактерии, хотя крошечные организмы не отличаются своим вкусом, - сказал Соколофф.)
Пока микробы были заняты созданием атмосферы, солнечный ветер постоянно уносил эту атмосферу, потому что на Марсе нет магнитосферы (магнитного поля, защищающего планету от солнечного излучения), сказал он.
Даже если бы люди могли понять, как создать атмосферу быстрее, чем она рассеивается, марсианские зимы могут быть леденящими до костей минус 207 градусов по Фаренгейту (минус 133 градуса по Цельсию). Возможно, люди могли бы создать атмосферу с помощью парниковых газов, улавливающих тепло, но Марс просто дальше от Солнца, чем Земля, поэтому он все равно, вероятно, будет холоднее, чем наша планета в среднем, сказал Соколов.
Следуйте за Тиа Гхош на Twitter и Google+ . Подписаться Live Science @livescience , Facebook и Google+ . Оригинальная статья о Live Science .
.
