Красная планета станет зелёной
В одном из многочисленных фильмов о Марсе земляне выращивали растения на поверхности древней планеты, превращая красные пустыни в изумрудные луга. И уже в этом столетии многие события, показанные в фантастической ленте, будут воплощены в жизнь упорным трудом учёных, астронавтов и робототехники. Многие загадки Марса долгое время пытались разгадать исследователи - ставшее легендой «лицо», стеклянные лабиринты, загадочные тени, но в неменьшей степени учёных волновал вопрос: сможет ли человек высадиться на его поверхность и провести там достаточное количество времени, чтобы открыть новую страницу в изучении внеземного мира?
Для этого, прежде всего, важно отказаться от транспортировки огромного количества провизии с Земли и найти эффективный способ выращивания растений в марсианском грунте, чтобы обеспечить путешественников пищей и кислородом. По предварительным подсчётам, каждому из астронавтов МКС потребуется по 3175 кг овощей на всё время первой пилотируемой миссии - предположительно 5 лет.
Разумеется, существует несколько методов выращивания овощей и фруктов в космосе - таких как аэро- или гидропоника, для которых почва вообще не нужна, и растения питаются туманом или специальным «бульоном-подкормкой». Однако биологи признают эти технологии недостаточно эффективными, особенно в марсианских условиях - где низкое тяготение, давление и температура выкипания воды. А вот почвенные микробы, наоборот, являются чрезвычайно важными для происходящих в грунте процессов и корней растений.
Ряд недавних открытий позволил специалистам NASA с уверенностью взяться за подготовительные эксперименты - выяснилось, что для миссии на Марс почва подготовлена самой природой Красной планеты. Причём не только в переносном, но и в прямом смысле. Ранее предполагалось, что каменистый грунт Марса изобилует веществами-окислителями, из-за чего шансы на выращивание какой бы то ни было земной флоры на ней сводятся к нулю. Однако с помощью космического аппарата «Феникс» удалось выяснить, что марсианская почва имеет достаточно средний показатель кислотности - 7,7 pH, что аналогично некоторым территориям Земли. Химические элементы, обнаруженные в образцах грунта, так же сходны с земными: магний, хлорид, потасиум - они являются жизненно важными для создания основных строительных блоков органической жизни.
В связи с этой обнадёживающей новостью до 2030 года на Марсе планируется возведение парниковых ферм для выращивания наиболее неприхотливой и богатой микроэлементами и витаминами зелени: учёные уже выбрали для этого редис, помидоры, шпинат, морковь, сладкий перец, лук, капусту, зелёные пряные травы и клубнику. Однако даже им придётся совсем непросто вдали от дома, и прежде чем переселять нашу флору на Марс, учёные хотят «приучить» своих зелёных подопечных к новой экстремальной среде обитания.
Для начала попробуем разобраться, что такого сложного готовит Красная планета нашим саженцам? Как мы уже говорили, гравитация Марса в три раза меньше, чем на Земле, поэтому передвижение воды в стеблях растений и её испарение с поверхности листьев существенно ускоряется, параллельно требуя больших расходов воды на полив. Однако даже при доведении влажности внутри теплицы почти до 100% растения сбиваются с толку, и в условиях сверхнизкого давления неверно интерпретируют возникающие в клетках биохимические сигналы. Не удивительно: ведь на Земле они теряли бы воду с такой скоростью только в случае сильной засухи (и при этом не важно, что почва влажная - растения этого не понимают). Вот почему зелёные подопытные активировали гены, отвечающие за адаптацию к сухой среде, закрывали устьица на листьях и даже полностью сбрасывали листву! Так что сейчас перед учёными стоит задача: найти биохимический, возможно, гормональный способ влияния на реакции растений. С другой стороны, даже в таком раскладе вещей есть немаловажный плюс: благодаря такой сумасшедшей перегонке воды из растений гораздо быстрее выводятся конечные продукты обмена, вызывающие старение и гибель живых клеток.
Хорошо, но почему бы просто не поддерживать в теплицах нормальное тяготение и давление, аналогичные земным показателям? На этот вопрос отвечает молекулярный биолог Роб Ферл (Rob Ferl), директор исследований по космическому сельскому хозяйству и биотехнологиям университета Флориды и глава проекта «Mars Greenhouse»: «Всё упирается в проблемы транспортировки грузов - ведь даже сжатый воздух имеет массу. Чем проще будет конструкция самих теплиц, тем они будут легче».
Впрочем, оригинальный концепт марсианской оранжереи «Зелёный дом», разработанный специалистами космического центра Кеннеди (Kennedy Space Center) и университета Флориды (University of Florida), всё же поддерживает внутри теплицы более высокое давление, чем на поверхности красной планеты (одна шестнадцатая от нормы).
Мини-ферма представляет собой прозрачную полусферу диаметром и высотой чуть более метра. В центре купола расположен цилиндр, который скрывает техническую начинку, поддерживающую необходимые условия для растений. Полным ходом идёт тестирование «Зелёного дома»: растения уже пережили один испытательный день «на Марсе», а тем временем Ферл и его коллеги с помощью специальных микрочипов следили за поведением примерно двадцати тысяч генов зелёных испытуемых. Теперь необходимо продлить эксперимент на весь срок жизненного цикла растений - от семян и до плодов.
Но если все эти разработки касаются ферм и теплиц, то более смелое предложение по озеленению открытых марсианских «степей» высказал Мартин Миклица (Martin Miklica) из Технологического университета Брно (Brne) в Чехии. И не просто высказал - а и продемонстрировал свой концепт в финале конкурса «Electrolux Design Lab 2009». Робот, по своей сути напоминающий подружку Волли из одноимённого мультфильма, получил весьма символичное имя: «Маленький принц» (Le Petit Prince). По словам Мартина, дизайн робота вдохновлён романом Айзека Азимова «Обнажённое солнце» (Naked Sun), дроидом R2-D2 из «Звёздных войн», немного куриным яйцом и пластикой насекомых. Эта симпатичная колба-циклоп сможет путешествовать на своих четырёх ножках по поверхности Красной планеты и подыскивать подходящие условия для высадки живых обитателей - хороший грунт и запасы воды. Группы таких роботов будут общаться по беспроводной сети и учиться друг у друга, обмениваясь координатами и параметрами работы. Электронные садовники смогут принимать самостоятельные решения и станут скорее партнёрами человека, чем просто его орудиями. И, может быть, даже эквивалентом домашних любимцев, - предполагает автор.
Конечно, расти в условиях открытого грунта на Марсе обычные растения не смогут - хотя бы потому, что кристаллики ледяного дождя испаряются с рассветом, солнечную радиацию не сдерживает озоновый слой, а песчаные бури являются едва ли не самыми мощными в Солнечной системе. Но скромная атмосфера Марса очень богата углекислым газом, и перспективы однажды озеленить Красную планету довольно неплохие, как ни крути.