Выбрано первое растение для выращивания на Марсе

В марсианской почве мало питательных веществ, что в сочетании с высокой соленостью воды делало невозможным выращивание сельскохозяйственных растений на Марсе. В исследовании в журнале Plos изложены эффективные стратегии обработки почвы, имитирующей марсианский реголит. Авторы исследования предлагают высадить в марсианскую почву люцерну — эта кормовая культура без проблем выживает в твердой вулканической почве, подобной той, что покрывает Марс, причем без удобрений. Люцерна не съедобна, но это хорошее удобрение для других культур, таких как репа, редис и салат – им не нужен особый уход, частый полив и они быстро растут.

Однако растениям все же нужна пресная вода. На Марсе есть залежи замороженного льда, который является соленым. Новое исследование также показывает, что морские цианобактерии Synechococcus sp. эффективно опресняют соленую воду, и это опреснение может быть дополнительно усилено фильтрацией через вулканические породы базальтового типа. 

Марсианский реголит в основном представляет собой выветренный базальт, который содержит такие соли, как сульфаты и перхлораты. Анализы показали, что базальтовый реголитовый грунт содержит основные и второстепенные макроэлементы, необходимые для жизни растений. Однако основными лимитирующими факторами базальтовой реголитовой почвы являются низкая биодоступность питательных веществ и плохая водоудерживающая способность из-за отсутствия в ней органического углерода.

В рамках исследования ученые измельчили природные вулканические породы базальтового типа — эта почва имитировала марсианский реголит из-за схожести элементного состава и физических свойств. Водоудерживающую способность определяли по разнице массы водонасыщенной и высушенной почвы. Через две недели после прорастания семян в почве, имитирующей базальтовый реголит, грунт еженедельно обрабатывали химическим удобрением или порошком люцерны, выращенной в голой базальтовой почве. Для контроля ученые использовали обычную садовую почву.

В ходе эксперимента семена репы, редьки, салата и люцерны высевали в горшки с имитатором реголита и садовой почвы, а всхожесть оценивали через неделю. Растения выращивали в ростовой камере в контролируемых условиях (16 ч мягкого белого света при 26 °С и 8-часовой темноте при 24°С) и поливали один раз в неделю. измеряя высоту побегов и длину корней. 

Люцерну выращивали в голой базальтовой почве, имитирующей реголит, высушивали при комнатной температуре и измельчали ​​вручную в порошок. Почва-имитатор для люцерны была бедна органическими веществами, а также была щелочной по сравнению с садовой почвой.

Так, репа в реголите отставала в росте и, в целом, рост был нездоровым по сравнению с выращиванием в садовой почве. После обработки химическими удобрениями высота побегов в реголите значительно увеличилась (на 163%) по сравнению с растениями в почве без удобрений. 

В почве с добавлением порошка люцерны рост также усилился: например, рост репы был на 190% выше, чем в почве без удобрений. Более того, рассада репы дала здоровые корнеплоды в почве с добавлением люцерны. Биомасса плодов редьки и листьев салата тоже оказалась значительно больше по сравнению с таковой при выращивании на необработанной почве — на 311 и 79% соответственно.

Кроме того, ученые поливали растения пресной, соленой или опресненной при помощи цианобактерий Synechococcus sp. водой. Лучший рост культуры показали при поливе водой, которую опреснили, а затем дополнительно отфильтровали, удалив биомассу бактерий при пропускании воды через пористые вулканические породы базальтового типа. В реголите с добавлением люцерны, политым соленой водой, семена репы не проросли в течение 7 дней после посева, в то время как 100% семян проросли через 3 дня при поливе опресненной и отфильтрованной водой.

Таким образом, работа показывает, что на Марсе можно выращивать сельскохозяйственные культуры в марсианской почве с добавлением порошка люцерны, если поливать субстрат опресненной фильтрованной водой. А первым растением, выращенным на Красной планете, как раз может стать люцерна — она будет служить удобрением для других культур. Следующим шагом ученых станет проверка роста зерновых и бобовых растений на обработанной схожим образом почве.