27 граммов еды из 1 грамма бактерий. Как превратить марсианскую пыль в полноценный обед

Марсианская пыль давно считали плохой основой для огорода будущего: минералы в наличии, а питательных веществ для растений почти нет. Немецкие исследователи предложили способ обойти проблему и превратить пылевой реголит, углекислый газ и микроорганизмы в систему, которая дает удобрение для съедобных растений.

Авторы работы пишут, что результаты приближают создание местного производства удобрений для устойчивого земледелия на Марсе. В основе схемы лежат цианобактерии, которые часто называют сине-зелеными водорослями. Такие микроорганизмы выдерживают суровые условия, используют углекислый газ для роста, выделяют кислород и способны извлекать питательные элементы из богатой минералами пыли.

Для эксперимента команда использовала симулятор марсианского реголита MGS-1. Состав материала имитирует марсианскую почву. На таком субстрате исследователи выращивали цианобактерии, подавая углекислый газ и добиваясь накопления биомассы только из ресурсов, которые в теории можно получить на Марсе.

Следующий этап оказался не менее важным: готовую биомассу нужно было превратить в форму, пригодную для питания растений. Для такой задачи ученые применили анаэробную ферментацию, то есть разложение органики без доступа кислорода. В ходе процесса высвобождаются питательные вещества.

Команда отдельно подбирала условия, при которых разложение идет быстрее и эффективнее. Предварительный нагрев биомассы ускорил процесс, а лучшим температурным режимом стали примерно 35 градусов Цельсия. Исследователи также рассчитали соотношение цианобактериальной массы и выхода аммония, чтобы финальный продукт содержал достаточно одного из ключевых элементов для роста растений.

Полученное удобрение проверили на ряске рода Lemna, быстрорастущем водном растении с высоким содержанием белка, которое уже употребляют в пищу в некоторых регионах мира. Результат оказался заметным: один грамм сухой массы цианобактерий дал достаточно питательных веществ, чтобы вырастить 27 граммов свежей съедобной растительной массы. Авторы исследования отдельно подчеркнули, что переработанная масса показала высокий потенциал как удобрение для гидропоники.

У схемы обнаружился и дополнительный плюс. Во время ферментации образовывался метан, а такой газ можно собирать и использовать как топливо. В результате одна биологическая цепочка потенциально дает не только питание для растений, но и дополнительный энергетический ресурс.

Работа показывает, как может выглядеть автономная система жизнеобеспечения за пределами Земли. Сочетание микроорганизмов, местной пыли и сравнительно простых биологических процессов в перспективе позволяет получать пищу, кислород и часть энергии прямо на Марсе. Руководитель исследования Тьягу Рамалью из Бременского университета отметил, что в будущем на Марсе можно представить овощной сад, который работает на местных ресурсах без доставки почвы, удобрений и воды с Земли.

До практического применения еще далеко. Эксперименты прошли в контролируемых земных условиях, а не в марсианской среде, где на систему будут влиять радиация, слабая гравитация и резкие перепады температуры. Следующий шаг связан с испытаниями в более сложных условиях и с интеграцией технологии в другие элементы жизнеобеспечения. Если подход подтвердит эффективность, похожие решения пригодятся не только для космических миссий, но и для устойчивого сельского хозяйства на Земле, особенно в районах с бедными почвами.