Можно ли выращивать растения на Марсе, как в фильме «Марсианин»

Фильм «Марсианин» режиссёра Ридли Скотта рассказывает о том, как астронавт Марк Уотни оказывается в одиночестве на Марсе. Его команда улетает, ресурсы ограничены, и, чтобы выжить, он применяет свои знания инженерии и ботаники. Одним из центральных моментов сюжета становится идея выращивания картофеля в марсианском грунте.

Фильм заставил зрителей задуматься: насколько реалистичен показанный процесс? Какие технологии использованы в «Марсианине» и можно ли применить их в в реальности? Давайте разберёмся.

Как выращивали растения в фильме

В фильме Уотни сталкивается с несколькими трудностями. Во-первых, условия на Марсе экстремальны. На планете практически отсутствует атмосфера, температура колеблется от −125 °C до +20 °C, а уровень радиации на поверхности в несколько раз выше, чем на Земле. Тем не менее Марк предпринимает попытку вырастить растения, используя марсианский грунт, воду, полученную из переработанных отходов, и углекислый газ, который он добывает из системы жизнеобеспечения. Это ключевые компоненты, необходимые для роста растений.

Уотни создаёт внутри жилого модуля теплицу, в которой регулируются температура и влажность. Это помогает создать условия, максимально приближенные к земным. В марсианский грунт он добавляет органические вещества, чтобы создать более плодородную почву.

Какие методы выращивания растений из «Марсианина» могут сработать

Некоторые решения, показанные в картине, опираются на реальные научные разработки и уже частично применяются на практике. Вот они. 

Использование замкнутых экосистем

На Международной космической станции уже много лет проводятся эксперименты по культивированию растений в условиях микрогравитации. А в 2015 году благодаря системе Veggie астронавты впервые смогли вырастить на борту салат. 

Это подтверждает, что поддержание жизни растений в условиях замкнутой экосистемы — вполне осуществимая задача. Но без точного контроля температуры, влажности, а также уровня кислорода и углекислого газа не обойтись.

Использование местного грунта

Для выращивания картофеля Уотни в фильме использует марсианский грунт — реголит. И почва на планете на самом деле содержит такие важные элементы, как железо, магний и калий. Однако ей не хватает органических веществ. 

Исследования показывают, что растения могут расти на Марсе, если обогатить реголит углеродом или азотом. Это уже активно делают учёные. Так, в 2019 году они провели успешные эксперименты по выращиванию растений в имитированном марсианском грунте на Земле с добавлением органических удобрений.

Использование переработанных отходов

В фильме Марк использует собственные фекалии для улучшения почвы. Эта идея тоже имеет под собой научную основу. На Земле для создания удобрений уже давно активно применяются биологические материалы. 

Кроме того, исследования показывают, что переработка человеческих фекалий тоже может обеспечить растения необходимыми питательными веществами, особенно в условиях нехватки фосфора и азота. Но для этого нужно тщательно очищать отходы и соблюдать санитарные нормы, чтобы избежать распространения болезней и не загрязнять окружающую среду.

Какие аспекты выращивания растений из «Марсианина» нереалистичны

Вот некоторые моменты из фильма, с которыми, скорее всего, возникли бы проблемы.

Скорость адаптации грунта

В фильме Уотни быстро превращает марсианский грунт в плодородную почву, добавляя в него органические вещества. Однако в реальной жизни этот процесс потребует гораздо больше времени и усилий. 

Дело в том, что на Марсе не существует микроорганизмов, которые могли бы быстро перерабатывать органические вещества и восстанавливать плодородие почвы. И учёным лишь предстоит разработать способы ускорения этих процессов. Возможно, с использованием генетически модифицированных микроорганизмов, которые будут способны адаптироваться к марсианским условиям.

Радиация и защита от неё

В фильме почти не затрагивается вопрос радиации, но на Марсе это серьёзная угроза. На Земле нас защищает магнитное поле и атмосфера, на Красной же планете этих барьеров нет, и уровень радиации на поверхности значительно выше. Для защиты растений и людей придётся создавать дополнительные укрытия из материалов, которые могут блокировать радиацию.

Температурные колебания и давление

Уотни регулирует тепло и давление в теплице с помощью систем жизнеобеспечения. Однако на Марсе температурные колебания экстремальны, а давление на поверхности планеты слишком низкое для поддержания нормальных условий для жизни. Для решения этих проблем необходимо будет разрабатывать герметичные теплицы. И тут не обойтись без технологий, которые смогут поддерживать оптимальные условия для растений в течение длительного времени.

Какие перспективные технологии существуют сегодня

Учёные уже работают над новыми подходами, которые могут стать ключом к выращиванию растений на Марсе, — рассмотрим некоторые из них.

Гидропоника и аэропоника

Эти методы выращивания растений без почвы активно исследуются и применяются в космических программах. В гидропонике оно происходит в питательном растворе, а аэропоника предполагает использование аэрозольного облака питательных веществ. Оба метода могут быть адаптированы для марсианских условий, где использование традиционной почвы невозможно из-за её ограниченных свойств.

Генные модификации растений

Прибегая к генной инженерии, учёные пытаются создать растения, которые смогут выжить в марсианском грунте при экстремально низких температурах. А также выдержать дефицит воды и высокую радиацию. Это может стать ключом к созданию устойчивых культур, способных выжить на Красной планете.

Микроорганизмы для восстановления почвы

Одно из ключевых направлений исследований — это создание микроорганизмов, способных улучшать марсианский грунт. Они будут перерабатывать органические отходы и восстанавливать баланс питательных веществ в почве, что сделает её более пригодной для роста растений.

Так, команда микробиологов из Аризонского университета работает над созданием микробов, расщепляющих перхлораты — токсичные соли хлора, которые на Марсе в миллионы раз превышают земные концентрации. Эти микроорганизмы не только разлагают опасные соединения до безвредных, но и стимулируют формирование органических веществ.

Кроме того, немецкие исследователи из Бременского университета продемонстрировали, что цианобактерии рода Anabaena могут выживать в условиях, имитирующих марсианскую атмосферу, и использовать местный реголит как источник минералов. Они производят кислород и служат питательным субстратом для других организмов. 

Что в итоге

Идея выращивания растений на Марсе — это не просто фантастика, а реальный вызов для науки и технологий. Фильм вдохновил учёных на разработку методов, которые могут превратить нежизнеспособный на первый взгляд грунт в плодородную почву, а замкнутые экосистемы — в источник пищи для будущих колонистов. 

Исследователи экспериментируют с гидропоникой и аэропоникой, создают генетически модифицированные растения, устойчивые к марсианским условиям, и разрабатывают микроорганизмы, способные «оживить» реголит. Эти технологии не только приближают нас к жизни на новой планете, но и могут найти применение на Земле. Например, в восстановлении загрязнённых почв или создании устойчивых сельскохозяйственных систем в засушливых регионах.

Путь от вдохновения до реализации полон трудностей — от экстремальных температур до смертельной радиации. И хотя до создания полноценной марсианской фермы ещё далеко, каждый эксперимент, каждый успех в этой области — это шаг к тому, чтобы Красная планета стала вторым домом для человечества.