Pomme de terre martienne. Des scientifiques ont fait pousser des pommes de terre dans des conditions martiennes

Aujourd'hui, 8 octobre, la première du film "The Martian" de Ridley Scott aura lieu en Russie. Alors est-il possible de faire pousser des pommes de terre sur Mars ? Le chercheur Bruce Bagby a déclaré qu'il avait commencé à étudier la question des astronautes cultivant leurs propres produits en 1982.

Bagby étudie maintenant les perspectives d'autosuffisance des astronautes lors de la création des premières colonies spatiales. Sur la photo ci-dessous, vous pouvez voir des radis et de la laitue pousser sous des LED dans l'une des chambres de recherche. Ces plantes subissent ce que l'on appelle la "photopériode orbitale" de l'ISS lorsque les cycles se répètent toutes les 90 minutes : 60 minutes de lumière vive et 30 minutes d'obscurité. Les cultures sont cultivées en utilisant la technologie hydroponique (sans sol) et arrosées avec une solution hydroponique par irrigation goutte à goutte.

À partir des graines qui ont été dans l'espace, ils ont fait pousser du maïs - le résultat est surprenant

A en juger par des études préliminaires, le taux de croissance de ces plantes est légèrement réduit par rapport à la croissance des plantes de groupe de contrôle, qui croissent avec la périodicité du cycle terrestre (16 heures du jour et 8 heures de la nuit). L'idée de cultiver de la nourriture sur Mars présente de nombreux défis et avantages. En ce qui concerne les missions à long terme, il n'est tout simplement pas rentable d'emporter de la nourriture avec vous si vous pouvez la cultiver localement, déclare Bugby dans un article pour le Huffington Post.

Cependant, il ne s'agit pas seulement de nourriture. Les cultures peuvent faire plus que simplement fournir de la nourriture. Si 100 % de tous les aliments sont cultivés dans systèmes fermés la photosynthèse des plantes maintiendra l'oxygène et le dioxyde de carbone en parfait équilibre. Mais ces gaz importants ne sont pas en parfait équilibre à chaque minute de chaque jour.

Les plantes ne pousseront pas automatiquement plus vite pour fournir de l'oxygène supplémentaire en cas de besoin, des tampons sont donc nécessaires pour stabiliser leur concentration. Optimisation en masse de tels tampons - pas une tâche facile, car ils doivent être suffisamment grands pour supporter la vie en période d'instabilité, mais suffisamment petits pour être économiques. Cependant, dans les systèmes de survie, "petit" et "stable" sont des concepts incompatibles. Pendant des siècles sur Terre, des océans massifs ont agi comme de tels tampons, mais il n'y en a pas sur Mars.

Approvisionnement suffisant eau fraiche- c'est le deuxième problème qui doit être résolu pour cultiver de la nourriture sur Mars. Les plantes ont besoin d'au moins 200 litres d'eau pour produire un kilo de nourriture. La bonne nouvelle est que les plantes recyclent et filtrent l'eau - même si vous n'arrosez pas trop les racines. eau propre, la vapeur d'eau qui sortira des pores des feuilles (stomates) sera plus propre que la meilleure eau en bouteille. Tant que nous produirons de la nourriture dans un système fermé, nous aurons assez eau propre- et il n'y a pas besoin de systèmes de filtration de haute technologie.

Et maintenant, après la conférence de presse de la NASA annonçant qu'il y a de l'eau salée sur Mars, nous pouvons penser aux systèmes de survie en filtrant le sel de l'eau qui est déjà sur la planète. Cette technologie est déjà utilisée dans des villes où l'approvisionnement en eau est limité, elle pourrait donc également être utilisée sur Mars.

Le troisième problème majeur est la lumière nécessaire à la photosynthèse. Contrairement à la chambre plantes cultivées ne peuvent pas survivre sans lumière vive, leurs processus de photosynthèse sont plus rapides. Un bureau typique (bien éclairé !) a cent fois moins de lumière que la rue et 30 fois moins que la lumière minimale nécessaire pour faire pousser des pommes de terre ou d'autres cultures. Dans le même temps, Mars est 1,5 fois plus éloignée du Soleil que la Terre, et bien que la fine atmosphère de la planète filtre au minimum le rayonnement solaire, l'intensité de l'éclairage à la surface est d'environ 60 % de celle de la Terre.

Cependant, dans le film personnage principal Mark Watney, une fois sur Mars, fait pousser des pommes de terre en utilisant un éclairage de bureau dans une pièce conçue pour bloquer le rayonnement électromagnétique du soleil. La conception d'une serre martienne se heurte à d'énormes difficultés. Une membrane transparente extrêmement solide est nécessaire pour résister aux bombardements de météorites. ça doit filtrer rayonnement cosmique, en sautant photosynthétiquement actifs.

Dans le plus récent ce moment La technologie utilise des réflecteurs paraboliques à concentration et la lumière du soleil est transmise à l'aide de fibres optiques. Les calculs montrent qu'avec de telles technologies, ainsi que des conditions environnementales optimales, une zone d'atterrissage de 25 mètres carrés.

Quoi d'autre dans le film semble invraisemblable? Nous savons que Mark Watney a survécu grâce aux barres protéinées, aux vitamines et aux glucides des pommes de terre pendant près de deux ans. Nous ne connaissons pas encore les effets à long terme d'un régime aussi restreint. Nous mangeons généralement des centaines de plantes par semaine. Peut-on réduire l'alimentation à 50 espèces végétales, voire 10 ? Peut-être, mais nous avons besoin d'études à long terme avec des personnes dans des systèmes fermés sur Terre pour déterminer les conséquences d'un régime aussi limité. Si nous supposons que l'environnement sur Mars sera limité, il faut tenir compte du fait que le régime alimentaire sera strictement végétalien, sans fruits ni noix poussant sur les arbres.

Les premières recherches soulignent l'énorme valeur psychologique des plantes. Mark Watney s'est souvenu des plants de pommes de terre dont il manquait après la récolte. Lorsque les astronautes reviennent sur Terre, ils parlent souvent d'expériences avec des plantes en croissance et du lien qu'ils ont avec elles. Il y a 10 ans, un astronaute qui a passé un an dans l'espace déclarait : « Les expéditions spatiales à long terme sont impossibles sans plantes.

Notre planète est ce système fermé qui se précipite à travers espace. Les meilleurs esprits de la planète se concentrent désormais sur la résolution du problème des conséquences résultant d'un changement apparemment insignifiant - une augmentation de la concentration gaz carbonique dans l'atmosphère de 0,03% à 0,04%. Nous commençons tout juste à comprendre les implications et l'impact de ce changement apparemment mineur.

Peut-être que les aventures de Mark Watney inspireront les jeunes à poursuivre leurs recherches scientifiques et contribueront à sauver notre planète d'une éventuelle destruction.

Les résultats sont prometteurs

Une organisation scientifique appelée International Potato Center et l'agence aérospatiale américaine NASA ont mené une expérience sur la culture de pommes de terre dans des conditions proches de Martian. Malgré le sol sec caractéristique de Mars, un air inhabituel et une faible pression atmosphérique, de nombreuses variétés ont réussi à germer.

L'expérience a été signalée dès le début de l'année dernière, lorsque les spécialistes sont les plus aptes à cultiver dans des conditions "martiennes". Environ la moitié de ces variétés ont été sélectionnées artificiellement pour nécessiter peu d'eau et être résistantes aux virus. D'autres variétés sélectionnées pour l'expérience poussent dans les Andes - elles sont capables de pousser sur des sols rocheux dans des zones arides et tolèrent bien les changements climatiques soudains.

Les scientifiques ont planté des pommes de terre dans une "serre" spéciale basée sur le satellite CubeSat. A l'intérieur de cette installation, il y avait des terres du désert de la Pampa de la Hoya (l'un des endroits les plus secs de la Terre), la pression atmosphérique, ainsi que la composition de l'atmosphère, correspondaient au "martien", la température de l'air correspondait également à celle habituellement observée sur la planète rouge. Des minéraux caractéristiques du sol martien ont été ajoutés au sol.

L'expérience a montré qu'il est très probablement possible de faire pousser des pommes de terre sur Mars, mais cela nécessitera d'abord de saturer le sol nutriments et desserrez-le - dans ce cas, les tubercules recevront une quantité suffisante d'eau et d'oxygène.

Des spécialistes mènent des expériences similaires pour déterminer les chances de faire pousser certains aliments sur Mars - par exemple, si une expédition est envoyée sur Mars et qu'un tel "jardin" fournirait de la nourriture à ses participants.

Au milieu de l'année dernière, des spécialistes hollandais ont réussi à faire pousser des radis, des pois, du seigle et des tomates sur un sol similaire au sol martien, et tous ces produits se sont avérés propres à la consommation humaine.

Pour voir si les pionniers martiens pouvaient cultiver de la nourriture sur la planète rouge, les scientifiques ont essayé de faire pousser des pommes de terre sur Terre dans des conditions semblables à celles de Martian. Les premiers résultats d'une telle expérience ont été clairement positifs.

Aujourd'hui, les scientifiques envisagent déjà d'établir une colonie sur Mars. Cependant, compte tenu de la situation locale haut niveau rayonnement, atmosphère raréfiée et températures froides, les premières personnes à atterrir sur Mars devront survivre dans des conditions difficiles. Et même si les problèmes de survie peuvent être résolus, l'un des plus gros problèmes est ce que les colons vont manger.

Ce projet a été lancé en février dernier par l'International Potato Center en collaboration avec la NASA. Les scientifiques ont essayé de cultiver des pommes de terre dans le désert de Pampas de La Jolla, au sud du Pérou, où les conditions (le sol le plus sec et le plus stérile) sont aussi similaires que possible à Mars.

L'idée n'était pas seulement de comprendre comment la pomme de terre pouvait être cultivée sur Mars, mais les scientifiques voulaient aussi savoir si cette herbacée tubéreuse plante nutritive prospérer dans les conditions extrêmes de la Terre. Si l'expérience était positive, elle pourrait résoudre les problèmes de sécurité alimentaire et de faim dans le monde causés par le changement climatique.

Une équipe de scientifiques a installé un conteneur Cubesat pressurisé dans le désert pour imiter pleinement les conditions sur Mars. À l'intérieur du "cube", les chercheurs ont placé un éclairage LED pour simuler radiation solaire sur la planète rouge, ils ont installé des dispositifs de contrôle de la température pour simuler les températures martiennes diurnes et nocturnes, ainsi que des dispositifs pour contrôler le niveau de pression atmosphérique et la teneur en oxygène et en dioxyde de carbone.

"Si les pommes de terre peuvent résister aux conditions extrêmes que nous leur avons imposées dans Cubesat, il y a de fortes chances qu'elles poussent sur Mars", a déclaré le chercheur Julio Valdivia Silva. - Nous allons mener des expériences pour savoir quelles variétés de pommes de terre sont les plus appropriées pour cela. Nous voulons également savoir dans quelles conditions minimales une pomme de terre peut survivre.

Essais pendant l'année dernière ont montré que les pommes de terre pouvaient germer dans le sol désertique à l'intérieur du Cubesat. Cependant, une variété tolérante au sel développée pour être utilisée dans les basses terres subtropicales, qui a été récemment introduite dans les zones côtières du Bangladesh, a donné les meilleurs résultats, là où il y a un niveau élevé de sel dans le sol.

Et dans la continuité du thème de l'espace encore.

Le protagoniste du film est oublié sur Mars, mais il ne désespère pas - il fait pousser des pommes de terre sur la planète rouge et parvient même à décoller sur un vaisseau spatial sans hublots. De nombreux téléspectateurs se posent une question : est-ce possible dans la réalité ? Nous avons demandé à des experts de commenter certains points controversés.

Une bâche peut-elle être si solide qu'elle puisse résister à tout cela - à la fois la tempête sur Mars et le vol ? (Il ne s'est pas cassé tout de suite.)

Dmitry Pobedinsky, physicien, vulgarisateur scientifique, auteur d'un blog vidéo"La physique de Pobedinsky" :

La bâche est solide pour l'ambiance martienne. Elle est très raréfiée, la pression à la surface est 160 fois moindre que sur Terre. Par conséquent, il est probable que la bâche sera capable de supporter une telle charge. Mais, bien sûr, vous devez calculer plus précisément.

La bâche dans le film ne semble même pas s'être déchirée, mais a simplement glissé lorsque le navire est presque entré en orbite. Peut-être que les nœuds se sont dénoués à cause de la surcharge et des vibrations.

Est-il possible de cultiver des pommes de terre à partir du sol martien, en le fertilisant avec des déchets humains ?

Dmitri Pobedinsky : Le sol martien est constitué de composés inorganiques. Comme du sable. Est-il possible de faire pousser quelque chose dans le sable ? Si oui, alors cela fonctionnera dans le sol martien.

Alexey Sakharov, président du conseil de l'Union de l'agriculture biologique :

En principe, c'est possible, bien que, très probablement, pas si rapidement. Le fait est que dans la nature, même dans un sol stérile (par exemple, du sable stérile) contient tous les éléments chimiques nécessaires à la croissance des plantes, mais ils se présentent sous une forme inaccessible aux plantes. Le processus de création à partir de ces éléments chimiques minéraux, qui sera sous une forme digestible pour la plante - il s'agit d'un processus presque entièrement et complètement associé à l'activité des micro-organismes. Après avoir fertilisé le substrat stérile avec des déchets, le personnage principal a introduit du biote dans ce sol, qui, après une certaine période, pourra créer à partir de ce sol au cours de son activité vitale un sol suffisamment nutritif pour la croissance de plantes, y compris les pommes de terre.

Le héros de Matt Damon a passé plus d'un an (500 sols) à ne manger que des pommes de terre, se nourrissant d'abord de vitamines, mais ils ont ensuite pris fin. Néanmoins, il a conservé un beau sourire, aucun signe de scorbut ou d'autres problèmes - sauf qu'il a perdu du poids. Comment est-ce possible?

Diététicien en Chef Indépendant du Ministère de la Santé Territoire de Krasnodar Leïla Kadyrova :

Il sera difficile de tomber malade du scorbut en ne mangeant que des pommes de terre. Les pommes de terre contiennent de la vitamine C, qui bonne préparation le légume y demeure en quantité suffisante et permet à l'organisme de résister à la maladie.

"Martien". Cadre de film

Mais je vous assure que rien de bon n'arrivera à la santé d'une personne qui ne mange qu'une seule pomme de terre pendant un an. Qu'est-ce qu'une pomme de terre ? C'est un légume féculent assez satisfaisant, qui ne contient pratiquement pas de protéines et de graisses. C'est un aliment glucidique. Si pendant longtemps le corps ne reçoit pas de protéines, cela signifie qu'il n'aura pas " Matériau de construction» vital pour tout le monde systèmes importants organisme. Une personne ressentira de la faiblesse et un manque d'énergie, ses performances diminueront, les fonctions du foie, des systèmes nerveux et circulatoire et du pancréas seront perturbées. S'il n'y a pas de graisses dans l'alimentation, la fonction cérébrale s'aggravera, des problèmes d'intestins commenceront, des maladies articulaires peuvent survenir.

Absolument, en ne mangeant que des pommes de terre, il est impossible de mourir de faim. Mais gagner de nombreuses maladies immunitaires est tout à fait réaliste. Le corps perdra simplement sa capacité à combattre les infections virales.

Le héros du film met le feu à l'hydrogène pour faire de l'eau. Est-ce vraiment possible ? Pouvez-vous essayer de faire cela à la maison?

Dmitri Pobedinsky : Lorsque l'hydrogène est brûlé, de l'eau est effectivement produite. C'est difficile de faire ça à la maison. Après tout, il faut au moins de l'hydrogène, et il n'est pas vendu dans le magasin, après tout, un gaz explosif.

Qu'est-ce qu'une élingue à gravité ?

Dmitri Pobedinsky : La sangle de gravité est une manœuvre de gravité. Vous pouvez survoler la planète et construire votre trajectoire de manière si astucieuse qu'après le survol de la planète, votre vitesse augmentera, et sans utiliser de moteurs. L'astuce est qu'il y a un échange d'énergie de mouvement avec la planète. La vitesse et l'énergie du vaisseau spatial augmentent. L'énergie de la planète diminue de la même quantité, mais sa masse est si énorme que la diminution de sa vitesse est négligeable.

Une personne pourrait-elle survivre dans un appareil qui décolle de Mars sans fenêtres ni toit ?

Dmitri Pobedinsky : Si l'activité vitale d'une personne est soutenue par une combinaison spatiale, alors je pense que oui, on peut décoller sans hublots.

Pourquoi le personnage principal n'est-il pas mort des radiations sur Mars ? Notamment en utilisant un réacteur pour le chauffage ?

Dmitri Pobedinsky : Pour le chauffage, il n'a pas utilisé de réacteur, mais un générateur thermoélectrique à radio-isotopes. En lui substance radioactive, dans lequel se produit un lent processus de désintégration radioactive, et non réaction nucléaire. En général, si vous le déconnectez de la charge, il générera de la chaleur. Dans le même temps, s'il n'est pas endommagé, le fond de rayonnement qui l'entoure sera supérieur à la nature, mais pas mortel.

Auparavant, il existait même une pratique consistant à installer de telles pièces dans des zones difficiles d'accès - dans la taïga, la toundra. Pour alimenter des balises ou autres moyens de communication autonomes.

Une autre chose est le rayonnement solaire. L'atmosphère sur Mars est raréfiée, elle ne s'en protège pas bien. Mais ils n'y marchaient pas nus non plus, ils étaient en combinaison spatiale. Ils sont de radiation solaire capable de protéger.

Peut-il vraiment y avoir un vent aussi fort sur Mars ?

Dmitri Pobedinsky : Le vent sur Mars peut être rapide, mais il est très raréfié. Par conséquent, les intempéries martiennes les plus fortes gâcheront au maximum la coiffure.

A quoi est égal un sol ?

Dmitri Pobedinsky : Un sol est un jour martien. C'est presque comme le nôtre - 24 heures 39 minutes 35,24409 secondes.

Comment l'Hermès a-t-il eu assez de carburant pour retourner à mi-chemin sur Mars, récupérer Matt Damon et repartir ?

Dmitri Pobedinsky : Vous n'avez pas besoin de carburant pour voler dans l'espace ! Vous volez par inertie. Par conséquent, en utilisant des manœuvres gravitationnelles, je pense qu'il est possible de naviguer assez longtemps entre les planètes (le carburant n'est nécessaire que pour corriger l'orbite et passer d'une orbite à l'autre). Avec de telles manœuvres, beaucoup de choses ne sont pas nécessaires.

Comment les héros ont-ils réussi à "nager" si bien dans l'espace sans câble de sécurité ?

Dmitri Pobedinsky : Je n'ai aucune idée. Un mouvement maladroit - et vous vous envolerez de la gare.

Qu'avez-vous, en tant que physicien, confondu dans le film ?

Dmitri Pobedinsky : Confus par la façon dont il, après avoir percé le gant, a pu contrôler son mouvement. Après tout, si vous n'appliquez pas de force au centre de gravité, vous serez tordu. Et trouver le centre de gravité est assez difficile.

C'était embarrassant de voir comment il a scellé le verre fissuré de la combinaison spatiale avec du ruban adhésif. Ce n'est même pas une question de force, mais d'adhérence et d'étanchéité - comment a-t-il pu tout sceller parfaitement si rapidement, tout en étant dans une combinaison spatiale ?

Aussi dans tous les films où vaisseau spatial tourne pour créer une gravité artificielle, ne tenez pas compte de la force de Coriolis. Elle vous poussait constamment sur le côté.

Sur Mars, la gravité est 3 fois plus faible. Je ne l'ai pas vu dans le film. Mais il faut que ce soit tangible : c'est comme peser vingt au lieu de soixante kilogrammes, par exemple.

Une autre chose embarrassante est qu'il y a de l'éclairage à l'intérieur de la combinaison spatiale. Tout conducteur sait que si la lumière est allumée dans la voiture, un reflet apparaît sur la vitre. Il en sera de même en combinaison spatiale. La lumière sera réfléchie par la surface intérieure et il sera difficile de voir à travers le verre.

"Martien". Cadre de film