В новом фильме Ридли Скотта "Марсианин" герой Мэтта Дэймона выращивает картошку прямо в марсианском грунте, удобряя его своими собственными "отходами жизнедеятельности". Причём это работает: забытому на Красной планете астронавту удаётся продержаться больше года на одном только картофеле. Однако, несмотря на то, что NASA недавно поделилось планами по освоению Марса в 2030-х годах, не стоит ожидать, что в скором времени космические фермеры станут обыденной действительностью.
Хотя "Марсианин" почти не противоречит научным данным за некоторыми исключениями, выращивать еду на Марсе будет гораздо сложнее, чем показано в фильме.
"Пройдут сотни лет прежде, чем на Красной планете можно будет выращивать овощи без защитных теплиц", – считает ботаник Пол Соколофф (Paul Sokoloff) из Канадского музея природы, в работавший в 2014 году на научно-исследовательской станции Mars Desert.
Марсианский грунт лишён питательных веществ, характерных для земной почвы: возможно, это даже хорошо, ведь вода может просачиваться сквозь него гораздо быстрее. По мнению ботаника, использование удобрений может обеспечить быстрое всасывание питательных веществ (таких, как азот), а также поможет изменить текстуру почвы и заставит влагу удерживаться дольше. Земная почва получает азот из атмосферы, хотя там он находится в форме, непригодной для использования растениями. Для преобразования азота в полезную форму его "модифицируют" бактерии, проживающие в корнях растений. В долгосрочной перспективе марсианскую почву можно насытить этими микроорганизмами.
Марсианский грунт также наполнен неблагоприятными веществами – перхлоратами, токсичными для растений. Однако Соколофф считает, что химическим путём можно очистить почву от них.
Также на Марсе другая гравитация – хотя эксперименты и показали, что некоторые растения могут развиваться относительно нормально и в условиях микрогравитации на МКС, в настоящее время у учёных нет способа имитировать силу притяжение Красной планеты и провести необходимые испытания.
"Растения используют гравитацию для ориентации: например, некоторые саженцы ивы, доставленные на МКС, не смогли развить правильную корневую систему", – говорит Соколофф.
Результаты исследования, опубликованные в 2014 году журналом PLoS ONE, показали, что томаты, пшеница, кресс-салат и горчица особенно хорошо приживаются на моделируемом марсианском грунте даже без каких-то удобрений. За 50 дней эксперимента эти растения даже зацвели и произвели семена, к тому же в марсианском реголите они развивались лучше, чем на образцах земной почвы, бедной питательными веществами.
Чтобы определить, какие именно продукты питания следует начать выращивать на Марсе, учёным стоит также найти компромисс между множеством переменных, среди которых питательность, расход ресурсов, необходимых для выращивания, и время созревания. В конце концов, будущие колонизаторы вряд ли долго проживут на одном салате.
"Мы полагаем, что оптимальные культуры для выращивания на Марсе – это редис и клубника, – продолжает Соколофф. – Однако прежде, чем марсианское сельское хозяйство начнёт развиваться, людям предстоит ещё многое узнать о развитии растений в пространстве. Скорее всего, мы будем черпать информацию из экспериментов на наземных и орбитальных научно-исследовательских станциях".
В ходе таких экспериментов учёные используют имитацию марсианской почвы, основанную на образцах, которые были изучены спускаемыми аппаратами в ходе программы 1970-х годов "Викинг". В специальных барокамерах имитируется атмосфера Марса. Специалисты подвергают растения суровым испытаниям – различным уровням двуокиси углерода, тепла, света, питательных веществ, влажности, а также перепадам давления, чтобы понять, какие растения достаточно выносливы, чтобы выжить в марсианских теплицах.
Однако выращивание растений не в контролируемых теплицах будет ещё более сложной задачей: превращение Марса в подобие Земли, скорее всего, никогда не станет реальностью. В любом случае, пройдут долгие годы прежде, чем тонкую атмосферу Марса удастся насытить кислородом и сделать пригодной для жизни. Однако и для этого у учёных есть теоретический план: они считают, что марсианский грунт нужно наполнить производящими кислород цианобактриями, лишайниками и микроорганизмами, и возможно, через сотни миллионов лет уровень кислорода на Красной планете приблизится к земному. Правда, преград всё равно остаётся многовато: Марсу не хватает магнитосферы, которая должна защищать от солнечной радиации, а марсианские зимние температуры могут падать до – 133 градусов по Цельсию. Возможно, люди и смогут адаптировать атмосферу с помощью удерживающих тепло парниковых газов, но Марс всё равно дальше нашей планеты от Солнца, так что на нём всегда будет значительно холоднее.
