Информације

Која би вегетација успевала у атмосфери Марса?

Која би вегетација успевала у атмосфери Марса?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Већина биљака захтева угљен-диоксид за своју фотосинтезу, којег Марс има у изобиљу.

Да ли би састав атмосфере (да занемаримо температуре у сврху овог питања) Марса омогућио раст вегетације?


Ово није моја њива из даљине, па узмите са резервом оно што кажем. Међутим, на ово питање је веома тешко одговорити јер да ли ће биљка расти или не зависи од великог броја фактора. Чак и ако занемаримо температуру као што кажете, постоје и друга разматрања. Ово укључује, али није ограничено на:

  • Састав земљишта, Сумњам да Марсовско тло може да подржи земаљску вегетацију чак и када би његова атмосфера могла. Биљке су између осталог потребне различите хранљиве материје и специфични пХ распони.

  • Атмосферски притисак, уопште нисам сигуран да је атмосфера Марса (иако је заиста богата ЦО2) би било довољно да покрене фотосинтезу земаљске биљке. Имајте на уму да атмосферски притисак на Марсу у просеку износи 600 паскала (0,087 пси), око 0,6% Земљиног средњег притиска на нивоу мора (извор). Због тога је мало вероватно да би немодификоване земаљске биљке могле да успевају тамо.

  • Вода вода вода…

  • Врсте које опрашују. Многе многе биљке зависе од других врста (нпр. пчела или колибрија) за њихово размножавање. Ово би било тешко наћи на Марсу.

  • Сунчева светлост Не знам да ли Марс прима довољно сунчеве светлости на својој удаљености од сунца да покрене фотосинтезу немодификоване биљке.

Сада, то је речено, требало би теоријски било могуће започети са неким екстремофилним архејама или бактеријама које би током много много година (највероватније стотине, хиљаде вероватније) терраформисале Марс да би га учиниле погодним за људско становање. Посебно пројектоване биљке би тада могле да играју улогу, али ми је веома тешко поверовати да би било који постојећи, немодификовани, вишећелијски биљни живот земаљског порекла могао да преживи на Марсу.


Остаћу при разматрању састава атмосфере, како је наведено у оригиналном питању: Иако можда постоје неки ретки изузеци којих се не могу сетити, у нормалним околностима све зелене биљке користе аеробно дисање са О2 као крајњи акцептор електрона за производњу енергије. То значи да им је потребан кисеоник, који у суштини нема у атмосфери Марса (0,13%). Иако би наш хипотетички марсовски усев могао да производи кисеоник као нуспродукт фотосинтезе, тај кисеоник би се изгубио у атмосфери и не би био доступан за дисање.

Верујем да у условима засићеним водом неке биљке могу привремено да пређу на неку врсту анаеробног метаболизма као одговор на стрес, али не знам да ли је то само да би преживеле или биљке могу да расту на овај начин - претпостављам да је то прво .


Радим на фотосинтези у алгама, плаво-зеленим алгама и аноксигеним фотосинтетичким бактеријама. Сви би мање-више могли да живе на Марсу у шатору који се диже у ваздух опремљен једноставним компресором за дување (као неки тениски терени у хладним климама). Ово би се могло искористити за подизање ваздушног притиска довољно (рецимо 100 милибара) да вода постоји у течном облику у разумном распону температура (Марсова атмосфера је око 10 мБ, Земља око 1000 мБ). Материјал за шатор може бити направљен од УВ непрозирног материјала. Осим тога, многе алге су ионако прилично отпорне на УВ зрачење. Интензитет светлости на Марсу није проблем. Већина земаљских биљака ионако засићује фотосинтезу на око 30% пуне сунчеве светлости. Одржавање довољно топлоте изнутра не би представљало велики проблем јер је атмосфера Марса у суштини близу вакуума, а самим тим и веома лош проводник топлоте. Не мислим да би све било тако тешко. Низак О2 није проблем за многе алге. Могли бисте прилично лако узгајати много виших биљака да је ниво О2 разуман.


Тестови показују које би јестиве биљке могле да успевају на Марсу

Додипломски експеримент узгајао је поврће и зачинско биље у симулираном марсовском тлу под смањеним дневним светлом налик на Марс. Укусни резултати сугеришу да би колонисти Марса могли да узгајају сопствене производе.

Уметничка концепција преносивог марсовског стакленика тренутно се развија у НАСА-и. Експерименти свемирске агенције у узгоју поврћа инспирисали су астробиолога и његове студенте да узгајају сопствено „марсовско“ поврће. Кредит: НАСА

Шта је заједничко кељ, шаргарепа, зелена салата, слатки кромпир, лук, маслачак и хмељ? Сви би потенцијално могли да буду узгајани на марсовском тлу од стране будућих колониста, према недавном пројекту класе студената астробиологије и њиховог професора. У новом додатку у разреду, ученици су покушали да узгајају разноврсно поврће у симулираном марсовском тлу како би открили које јестиве врсте могу бити изгледи за будуће колонисте.

„Пројекат је комбиновао моје истраживање — астробиологију и Марс — и мој хоби узгајања ствари“, рекао је Едвард Гуинан, професор астрономије и астрофизике на Универзитету Вилланова у Виљанови, Пенсилванија. Гуинан је развио пројекат Ред Тхумбс Марс Гарден за свој годишњи студент ниво астробиологије и надгледао експерименте, који су завршени прошлог месеца. Ученици су, рекао је Гуинан, били веома одушевљени узгојем сопственог марсовског поврћа.

Кељ, слатки кромпир, одређене зелене салате и хмељ расли су врло лако, по укусу који се не разликује од њихових копнених колега. Истраживачи на додипломским студијама покушали су да узгајају више од десетина поврћа и зачинског биља у тлу налик Марсу са светлосним условима на нивоу Марса. Открили су да кељ, слатки кромпир, одређене зелене салате и, изненађујуће, хмељ расту веома лако, а укус се не разликује од њихових копнених колега. Остале намирнице, укључујући обичан кромпир од црне боје - чувени главни производ насуканог астронаута у филму из 2015. Марсовац— захтева посебне третмане тла или светлости.

Гуинан планира да понови ове експерименте са будућим часовима астробиологије и укључи ригорозније научно тестирање резултата. Он је јутрос представио резултате на 231. састанку Америчког астрономског друштва у Националној луци, Мд.

Земљиште различите боје

Пројекат Ред Тхумбс Марс Гарден био је нови додатак његовом редовном курсу астробиологије, објаснио је Гуинан. Био је инспирисан НАСА-иним системом за производњу поврћа (Веггие) на Међународној свемирској станици и желео је да те врсте експеримената донесе својим студентима.

Гуинан (десно) и двојица његових ученика (лево) негују неке од својих биљака узгојених у симуланту Марсовске земље од цигле црвене боје која се види у крајњој биљци (биљци грашка). Неке од њихових биљака добро су расле у окружењу налик на Марс, док су друге захтевале различите светлосне или температурне услове који нису били могући са једном поставком стакленика у класи. Заслуге: Универзитет Вилланова

Гуинан и његова класа узгајали су биљке у стакленику у комерцијално доступном симуланту тла на Марсу сличном оном који су развили НАСА и Лабораторија за млазни погон у Пасадени, Калифорнија. Тло је углавном базалт богат гвожђем са неким додатним реагенсима за боље приближавање састав Марсовог реголита измерен НАСА-иним ровером Цуриосити и другим инструментима.

„Главне разлике су у томе што Марсово тло има око дупло више гвожђа од земаљског, углавном оксиде гвожђа, а Земљино тло је више органско“, рекао је Гуинан.

Земљиште које је коришћено у испитивању је приближно 93% слично марсовском реголиту, са главним разликама у одсуству неких отровних перхлората присутних на Марсу и додавању неорганских ђубрива за развој биљака. Марсовом тлу недостају живи организми у Земљином тлу који помажу да биљни живот цвета, рекао је Гуинан, тако да би фармери на Марсу морали да прошире тло биолошки богатим материјалима попут компостног отпада.

Ученици су узгајали биљке у саксијама под условима светла попут Марса — око 44% нивоа светлости на Земљи. Затим су упоредили своје биљке са истим биљним сортама које се узгајају у саксијама у обичном земљишту за саксије.

Иако је интензитет светлости био сличан Марсу, атмосфера је била слична Земљи: Биљке на Марсу би требало да се узгајају у стакленику са атмосфером сличном Земљи, рекао је Гуинан, јер би се бориле да преживе на Марсовом танком, хладном и прашњава атмосфера. Потреба за узгојем у затвореном заправо нуди корист, рекао је, јер би дисање биљака могло постати део атмосферске рециклаже колоније.

Тло је такође сувише чврсто да би могло да расте корење или подземно поврће, открили су. Разред је решио проблем густине земљишта тако што га је проветравао са исецканим картоном или вермикулитима да би коренима и поврћу дали простор за раст. Картон је био идеалнији, објаснио је Гуинан, јер би можда већ био део транспортног материјала који би људи однели на Марс и колонисти не би морали да увозе непотребне залихе.

Разноликост марсовских производа

Узимајући у обзир аерацију тла и нивое влаге, Гуинанови студенти су открили да је свака од биљака које су тестирали умерено добро расла. Међутим, слатки кромпир, шаргарепа, лук, кељ, маслачак, босиљак, бели лук и хмељ били су посебно робусни усеви у условима Марса. У стакленику је било превише вруће за грашак и спанаћ, објаснио је Гуинан, иначе би и они вероватно преживели.

Нешто од поврћа, зачинског биља и зелене салате које су гајили студенти додипломских студија Виљанове у симуланту тла на Марсу. У овом углу стакленика, хмељ цвета у крајњем предњем послужавнику, кељ и зелена салата испуњавају леву тацну, а канте за маслачак заузимају жардињере у средишњем задњем делу слике. Заслуге: Универзитет Вилланова

„Наравно, ученици су брали и кромпир због Марсовац“, рекао је Гуинан, „али је земља у почетку била превише густа и кромпир није растао у њој – био је стиснут. Једном када смо додали отприлике једну трећину неког пунила у земљу како бисмо кромпиру дали простора да дише, нарастао је веома добро.

Неки пословни стручњаци у класи одлучили су да узгајају хмељ, састојак за производњу пива, и поигравали су се начинима да пласирају „Марс пиво“, објаснио је Гуинан. Међутим, приметио је да су их неки предузимљиви пивари победили својим сопственим хмељем и сирком који су узгајани у симулираном марсовском тлу пре тестова у Виланови.

Иако ниједан од производа узгојених у симулантном тлу Марса није се значајно разликовао по укусу од експерименталних контролних усева, Гуинан је изразио забринутост да би нека од типично лиснатог поврћа богатог гвожђем, као што су кељ и спанаћ, могла да поприме прекомерно гвожђе из тла на Марсу. Превише гвожђа у храни, објаснио је, може изазвати пробавне сметње или чак тровање храном. Гуинан планира да будућа предавања тестирају садржај гвожђа у зеленишној салати узгојеној на Марсу како би видели да ли се обогаћивање земље гвожђем одражава у листовима. Ако је тако, то би била још једна потенцијална брига за будуће фармере на Марсу.

„Што се људи даље и дуже удаљавају од Земље, то је већа потреба за узгојем биљака за храну, рециклирање атмосфере и психолошке користи“, рекао је Гиоиа Масса, научник о носивости за Веггие у НАСА-ином свемирском центру Кеннеди у Кејп Канавералу, Фла. „Мислим да ће системи постројења постати важне компоненте сваког сценарија дуготрајног истраживања“, додао је Маса.

Футуре Харвестс

Овај први сет тестова поврћа из Вилланове био је само почетак, према Гуинану. Према његовом мишљењу, ученици су бирали поврће на основу онога што воле да једу, а не онога што би било најхранљивије или највредније за потенцијалне колонисте Марса. Када буде поновио овај пројекат са будућим часовима студената астробиологије, рекао је, планира да ученици тестирају поврће, зачинско биље, а можда и воће које би чешће бирали колонисти.

Сада када је пројекат Ред Тхумб доказано успешан, Гуинан је добио посвећенији простор у стакленику који ће користити за следећу повртницу у својој класи. Нови простор, објаснио је, омогућиће његовој класи више контроле над температуром, влажношћу и светлосним условима за биљке и омогућити им да усаврше своје експерименте.

„Овог пута ћемо расти од јануара до лета, тако да ћемо имати више времена да проценимо шта расте“ и да тестирамо биљке које спорије расту, рекао је Гуинан.

Он такође препоручује ову врсту пројекта другим наставницима астробиологије који траже начин да побољшају своје курсеве. „Лако га је поставити, добро је функционисало, а ученици су га волели.

— Кимберли М. С. Цартиер (@АстроКимЦартиер), приправница за писање вести и продукцију


Могућности гајења биљака на Марсу у хладном и токсичном окружењу

Није лако погодити шта можемо, а шта нећемо моћи да урадимо када крочимо на Марс. Али што се хемије изведене у Марсовцу тиче, Вотнијев научни метод је тестиран. Научници су такође извели студије биљака симулирајући услове тла на Марсу користећи вулканско тло на Хавајима, познато по својој сличности са марсовским тлом. Ове студије су показале да биљке заиста могу да успевају на овим земљиштима.

Нешто више од годину дана након отварања свемирског института Бузз Алдрин на Флорида Тецх-у са основном мисијом да доведе људе на Марс, ово хортикултурно истраживање имаће за циљ да реши један од најважнијих проблема који чекају прве Марсовске насељенике: како се култивисати храну у хладном и загађеном окружењу.

Научници су спровели експерименте на биљкама симулирајући услове на Марсу користећи вулканско тло на Хавајима, које је познато по сличности са марсовским тлом. Ови експерименти су открили да биљке заиста могу расти на овим земљиштима.

Такође нема бујних, зелених редова поврћа или винове лозе прекривених воћем: башта је у повоју. Дру Палмер, доцент биолошких наука, Брук Вилер, доцент на колеџу за аеронаутику, и специјалци астробиологије на Одељењу за физику и свемирске науке, развијају раскошну салату (врста црвеног романа) у различитим окружењима – земљана прљавштина , сличан садржај површине Марса познат као симулант реголита и симулант реголита са додатком хранљивих материја. „Морамо да исправимо реголит или било шта што урадимо неће бити валидно“, рекао је Енди Олдрин, директор свемирског института Баз Олдрин.

Атмосфера Марса је углавном угљен-диоксид, а биљкама је овај гас потребан исто онолико колико је људима потребан кисеоник за дисање. Нови симулант Марсовог реголита није у реду. Пре него што се први узорак прљавштине на Марсу врати на Земљу, за коју се очекује да ће бити у мисији за најмање 15 година, истраживачи Флорида Тецх ће наредну годину провести покушавајући да конструишу поуздан аналог реголита додавањем података хемијског сензора са ровера на Марс. .

Највећи недостатак је стеновита површина Марса склона метеоритима – његова здробљена стена са високим садржајем гвожђа и хемијских перхлората – и његове високе дозе УВ зрачења. Кусума планира да кружи ову тему тако што ће узгајати биљке неколико метара испод земље у окружењима налик земљи.

На крају, можда ће бити могуће узгајати различите биљке на марсовском тлу применом ђубрива и елиминисањем перхлората. Научници Флорида Тецх раде са научницима НАСА-е који имају знање о узгоју биљака на Међународној свемирској станици како би помогли у откривању начина да се марсовска пољопривреда учини могућношћу.

Са трошковима који достижу милијарду долара по човеку годишње и проблемима логистике око испоруке довољно хране са Земље на Марс, повећање хране на самој планети је услов, тврди Алдрин. “Не можете’одржати цивилизацију ако морате све да отпремите,” рекао је.

Присуство Флорида Тецх-а помаже НАСА-и да се фокусира на друге изазове у вези са Марсом. “Са нашим академским партнерима који раде на производњи хране на површини планете, НАСА је у могућности да се фокусира на краткорочне технологије и системе потребне да доведе наше посаде на Црвену планету,” рекао је Трент Смитх, менаџер пројекта у НАСА-ином Кенедију Свемирски центар.

Ралпх Фритсцхе, виши менаџер пројекта за развој хране у КСЦ-у, рекао је: "Сјајно је да академске институције убаце обје ноге у дугорочно истраживање Марса - експерименте да се утврди како узгајати усјеве ван земље." 8221

Палмер и Вилер планирају да своју марсовску башту упознају са другим утицајима, као што је оштећење семена радијацијом док мигрирају са Земље на Марс, као и раст корена у мањој гравитацији, и колико воде им је потребно и где би та вода дошла из.

Чак и ако је до насељавања Црвене планете још деценијама, истраживање би могло имати утицаја на Земљу. “Крајњи тест одрживости је размишљање о томе како живети на Марсу,” каже Даниел Батцхелдор, професор физике и свемирских наука на Флорида Тецх и вођа тима на Баз Алдрин свемирском институту.

“Учење да узгајамо биљке у негостољубивом окружењу као што је Марс могло би нам помоћи да максимизирамо производњу хране и минимизирамо употребу вредних ресурса као што су вода и ђубриво овде на Земљи.”

Било какви услови ће онемогућити биљкама да напредују на Марсу. Марс’ интензивни хладни услови, на пример, онемогућавају одржавање. Сунчева светлост и зрачење које додирују ову планету су чак и мање него што Земља прима. Узгајаћете биљке на Марсу у правим условима. Земљина атмосфера је 78 посто азота и 0,04 посто угљен-диоксида. Марс, с друге стране, има више од 95 одсто угљен-диоксида и 2,6 одсто азота. Марс има 100 пута мање азота од Земље. Азот је важан за раст биљака. То је зато што је Марс удаљен око 50 милиона миља од Сунца. Атмосфера Марса није тако густа као атмосфера Земље, која одржава наш свет топлим.


Зелени на Црвеној планети

Ин Марсовац, научнофантастична књига Ендија Вира и холивудски филмски блокбастер, Марк Вотни је насукан на Марсу након што његови колеге НАСА-ини астронаути мисле да је умро и напустио Црвену планету без њега. Вотнију су остала свемирска одела и стамбени модул са контролисаним окружењем (или Хаб), али он нема довољно хране и воде да преживи док НАСА не пошаље спасилачку мисију.

Могло би да прође неколико година док Вотни чека да буде спашен, а многе ствари могу поћи наопако. На пример, ако систем који му обезбеђује кисеоник престане да ради, Вотни би могао да умре, јер атмосфера Марса не садржи довољно кисеоника да би људи могли да преживе. Добра вест је да Вотни, који је ботаничар, има неколико кромпира у Хаб-у који може да искористи за производњу више хране док чека да га НАСА спаси. Лоша вест је да је Марс пустињска планета на којој никада раније није расла ниједна биљка.

У причи, Вотнијеве ботаничке вештине помажу му да преживи искушење. Он користи кромпир који је НАСА спаковала за своју експедицију на Марс заједно са сопственим изметом и успева да узгаја кромпир на малој фарми у Хаб-у. Такође, његово познавање хемије му омогућава да прави воду којом наводњава кромпир.

Импровизација марсовске фарме кромпира и производња воде од нуле звуче више фикција него наука. Али истраживања сугеришу да би се нека тла на Марсу могла користити за узгој биљака.

Дакле, како је тачно Вотни оплодио Марсовско тло? Да ли је могуће направити воду на Марсу?

Планета слична Земљи

Иако Марс има окружење које је тешко за живот какав познајемо, чини се да је он најнасељенија планета у нашем соларном систему, поред Земље. Према НАСА-и, пре више милијарди година, Марс је чак имао океане попут нашег. Нека места на Земљи су коришћена за проучавање Марса, пошто је њихово окружење донекле слично условима на Марсу. Делови Антарктика, Хаваја и Јужне Америке су примери таквих места.

Научници проучавају Марс од раних 1960-их. Послали су мале свемирске летелице које су летеле, орбитале и слетеле на Марс. Ове свемирске летелице су откриле да иако нека места на Земљи изгледају као Марс, Црвена планета је заиста тешко окружење за живот.

Атмосфера на Марсу има око 95% угљен-диоксида, што би људима онемогућило дисање. Марс је такође много хладнији од Земље. То је углавном зато што је Црвена планета удаљенија од Сунца него Земља. НАСА-ина мисија Викинг, која је слетела на Марс 1976. године, забележила је просечну температуру од -81 ºФ, што је хладније од северног или јужног пола овде на Земљи. Ако би били изложени Марсовим температурама, биљке, људи и друга жива бића би се смрзли.

Фертилизинг Марс

Истраживања сугеришу да марсовско тло има неке од хранљивих материја које су биљке потребне за раст и преживљавање (погледајте „Хранљиве материје биљака“ десно). Али због екстремно хладних услова на Марсу, биљке као што је Вотнијев кромпир би морале да расту у контролисаном окружењу, као што је његова Хаб. Такође, баш као и на Земљи, хранљиве материје у марсовском тлу могу варирати од места до места. Дакле, људи који су насукани на Марсу требало би да буду спремни да се окрену генијалним начинима како би тло учинили погоднијим за раст биљака - чак и ако је једина опција коришћење сопственог измета, као што је Вотни урадио.

Када је земљиште богато хранљивим материјама — као што су азот, фосфор и калијум — усеви добро расту. Али када земљиште није тако богато - чак и са само једним од потребних хранљивих материја у малом залиху - биљке не би такође расле. Ђубрива помажу пољопривредницима да удвоструче или утроструче своје приносе усева и садрже 5% или више примарних хранљивих састојака биљака. Ова ђубрива такође обезбеђују хранљиве материје за усеве које нека земљишта немају.

Овде на Земљи, стручњаци подстичу коришћење органског отпада или стајњака за ђубрење земљишта, иако америчке агенције за заштиту животне средине регулишу употребу стајњака како би се избегло преношење вируса и бактерија које би могле да загаде жетву. Други извори хранљивих материја, као што је органски отпад од хране, такође су корисни. Зато, на пример, неки људи мешају коре од банане или талог кафе у земљу у својим баштама.

На Марсу, Вотни није имао на располагању никаква вештачка ђубрива. Није планирао да тамо остане дуго, а камоли да мора да се бави пољопривредом, па је његов измет деловао као органски отпад који садржи хранљиве материје. У ствари, у ранијим временима, када је технологија била мање напредна, фармери су користили сопствену канализацију да обезбеде важне хранљиве материје, као што су азот и фосфор, својој земљи.

Успева есенцијалним хранљивим материјама

Да би створиле енергију која им је потребна за живот, биљке користе процес који се зове фотосинтеза, а то је низ хемијских реакција које претварају воду и угљен-диоксид у шећере и кисеоник. Ове хемијске реакције се могу сумирати на следећи начин (у овом случају, шећер је глукоза (Ц6Х12О6)):

Да би извршиле фотосинтезу, биљкама су такође потребни различити хранљиви састојци, као што су азот, калијум и фосфор. Азот је кључна компонента хлорофила, једињења одговорног за зелену боју биљака и за хватање светлости потребне за фотосинтезу. Калијум помаже у отварању и затварању ситних пора у листовима и стабљикама које упијају воду и угљен-диоксид који се користи у фотосинтези. Фосфор је укључен у хемијске реакције које чине фотосинтезу.

За разлику од биљака, људи и животиње не могу сакупљати сунчеву енергију. Уместо тога, људи га добијају храном, која долази од животиња и биљака и обезбеђује енергију која нам је потребна за преживљавање. Животиње такође добијају енергију од биљака или других животиња које једу биљке. У том смислу, све што једемо некада је била биљка.

Узгајање усева на Марсу

Није лако предвидети шта ћемо, а шта нећемо моћи да урадимо када крочимо на Марс. Али што се тиче хемије која је спроведена у Марсовац, Ватнеиева научна метода проверава. Научници су спровели експерименте на биљкама симулирајући услове на Марсу користећи вулканско тло на Хавајима, које је познато по сличности са марсовским тлом. Ови експерименти су открили да биљке заиста могу да расту на овим земљиштима.

Постоје и други аспекти које ће будући истраживачи Марса морати да узму у обзир када узгајају биљке на тој планети. Као што је раније поменуто, Марсова атмосфера је углавном угљен-диоксид, а биљкама је потребан овај гас исто колико и кисеоник за дисање.

Такође, студије сугеришу да би заливање биљака на Марсу могло захтевати мање воде него на Земљи. То је зато што би вода другачије текла кроз Марсовско тло, захваљујући гравитацији Црвене планете, која је приближно 38% од Земљине. Другим речима, било шта на Марсу би се осећало три пута лакше него на Земљи. Због тога, под марсовском гравитацијом, тло може да задржи више воде него на Земљи, а вода и хранљиве материје у тлу би спорије отишле.

Неки услови би отежали раст биљака на Марсу. На пример, екстремно хладне температуре Марса отежавају одржавање живота. Сунчева светлост и топлота које допиру до те планете су много мање од онога што Земља добија. То је зато што је Марс око 50 милиона миља удаљенији од Сунца. Такође, атмосфера Марса није тако густа као Земљина, што одржава нашу планету топлом.

Ин Марсовац, када Вотни случајно излаже своју фарму ниским температурама Марса, његове биљке кромпира се скоро одмах смрзавају. Као што је раније поменуто, Марсов отворени ваздух је превише хладан да би биљке могле да преживе.

Прављење воде на Марсу

Вода доступна из Хаб-а није била довољна да издржи Ватнија или његову фарму док га НАСА није спасила. Међутим, Вотни је био довољно паметан да смисли начин да направи воду од нуле и наводњава свој кромпир.

Прављење воде не звучи као компликован процес: узмите кисеоник, додајте водоник и спалите их заједно да бисте створили воду. Али Вотни није имао на располагању водоник. Кисеоник је, с друге стране, било лако добити. Хабов оксигенатор је ослободио кисеоник из обилног угљен-диоксида у атмосфери Марса.

Да би добио водоник, Вотни је користио хидразин (Н2Х4), неорганско једињење које се нашироко користи за покретање ракета, сателита и свемирских летелица које је било доступно током његове мисије на Марс. Имао је стотине литара неискоришћеног хидразина. Ватнеи је дисоцирао хидразин на азот и водоник, а затим је спалио водоник са кисеоником, што је резултирало водом, на следећи начин:

Да ли је могуће створити воду од нуле? Не баш, пошто би стварање воде од нуле сагоревањем водоника и кисеоника било превише опасно. Подразумева се: не би требало да покушавате да сагоревате водоник и кисеоник код куће. Вотни није имао другу доступну опцију, и био је изузетно опрезан да сагорева водоник и кисеоник довољно споро да избегне да се разнесе.

Марс се сматра следећом границом у људском свемирском лету. Научници сматрају да је Црвена планета могла бити домаћин или је била домаћин живота пре више милиона година. То је нама најближи свет који може угостити живот, чак и ако су микроби. До тренутка када људи кроче на Марс, можда ћете бити у класи астронаута одабраних за њихово путовање на Црвену планету. Вотни је имао тежак период током посете Марсу, али му је хемија на крају спасила живот!

Одабране референце

Веир, А. Марсовац. Њујорк: Цровн Публисхерс, 2014.

Кинберг, С. (продуцент) Сцотт, Р. (директор). Марсовац [Филм]. Сједињене Америчке Државе: 20тх Центури Фок, 2015.


Како узгајати поврће на Марсу

Можда ово није прави тренутак да се ово помиње, али дозволите&рскуос само да то кажете: постоји&рскуос јак разлог да се верује да би болести попут ЦОВИД-19 могле постати распрострањеније у наредним годинама. Када задиремо у претходно нетакнута подручја&мдасхкао што су дивље земље, густе џунгле и тропске шуме&мдасхми ослобађамо непознате вирусе од којих наша тела немају заштиту. Како људска популација расте и природна станишта се смањују, овај циклус ће се вероватно наставити. Остале катастрофалне опасности за Земљу укључују сударе са астероидима и кометама, глобални термонуклеарни или биохемијски рат и, наравно, дугорочне ефекте глобалног загревања.

Да бисмо умањили ове опасности, можда ћемо морати да побегнемо. Далеко. Као све до Марса. Главни разлози за одлазак су истраживање и потрага за животом и прошлошћу и садашњошћу. Али насеља на Марсу такође представљају сигурно уточиште за човечанство у мало вероватном случају да се Земљи догоди нешто катастрофално. Одлазак на Марс није само фантастично размишљање на небу. НАСА има председнички налог да спусти људе на Марс до 2033. године, а организација проучава начине за изградњу људских насеља на Црвеној планети. У 2016, СпацеКс је јавно објавио свеобухватну визију за почетак изградње насеља на Марсу, предлажући транспортну инфраструктуру високог капацитета. Ова двофазна мисија могла би довести људе на Марс до 2026.

Ова потенцијална колонизација је разлог зашто су студенти астробиологије у Вилланови започели свој пројекат Марс Гарденс, истражујући које биљке и поврће могу да расту у симуланту тла са гвожђем оксидом и богатом марсовском земљом (МСС). Од почетка програма 2017. године тестирано је преко 45 различитих врста биљака&мдасханд, с обзиром да се ради о студентима, није изненађујуће да су тестови укључивали хмељ и јечам.

Биљке узгајане у мешавини саксија у истим условима животне средине служиле су као &лдкуоконтроле,&рдкуо, а симулантни реголит (тло) је у великој мери заснован на вулканском камену из пустиње Мохаве. МСС, који има тенденцију да буде гушћи, доступан је на мрежи и долази из НАСА&рскуос хемијске анализе марсовских узорака. Међутим, стварни реголит на Марсу садржи перхлорате који су опасни за људе. Дакле, када се нађете на Марсу, ова опасна хемикалија ће морати да се уклони пре него што се користи стварно тло. Такође, сунчева светлост на Марсу је слабија, што утиче на услове раста. Дакле, студенти Виланове су предузели све праве кораке да понове услове у стакленицима на Марсу и узели у обзир што је могуће више варијабли&мдасхалл са циљем да одговоре на питање: Да ли се биљке могу узгајати на Марсу у марсовском тлу под смањеним амбијенталним светлом?

НЕДОЧЕКОДНА ПЛАНЕТА

Пре него што одговоримо на то, дозволите&рскуос да бацимо велику слику на Марс. Са сигурношћу се може рећи да окружење тамо није баш пријатно: Све у свему, Марс је мали (око једне десетине Земљине масе), хладан (у просеку, &ндасх50 степени Целзијуса) и пуст. Има веома танку атмосферу, богату угљен-диоксидом, која је отприлике једна 90-та густоћа Земље. Марс је отприлике 141 милион миља од Сунца (Земља је 93 милиона миља), што значи да је максимални интензитет сунчеве светлости на Марсу око 43 процента јачине сунчеве светлости на Земљи. Међутим, постоје неке добре вести, јер корисни угљен-диоксид и азот чине око 95 одсто, односно 2,6 одсто атмосфере планете. Међутим, без икаквог озона у атмосфери Марса, прозори стакленика би морали да блокирају штетно сунчево ултраљубичасто зрачење.

Пре неколико милијарди година, Марс се могао похвалити гостољубивијим окружењем, заједно са океанима, умереном климом и&мдасхвеома могуће&мдасхживотом. Од тада је изгубио већину атмосфере и залиха воде, а воде тренутно нема на његовој површини. Међутим, вода (или лед) је присутна испод површине, као иу леденим поларним регионима планете. Ови сурови услови чине неопходним да се све биљке узгајају у загрејаним пластеницима под притиском уз значајне компензације атмосфере, влажности и воде.

In their greenhouse experiments, the Villanova students took strenuous measures to create an environment that&rsquos both plant-friendly and similar to what would be found in greenhouses on Mars. They ensured, for instance, that plants received roughly the same amount of sunlight as they would on Mars. Given these requirements, the students also experimented with growing some plants hydroponically.

The students found that their success rates could be improved with two enhancements: augmenting sunlight by using multiwavelength LEDs and loosening the dense MSS by adding potting soil&mdashor earthworm feces.

Based on all these factors, students were able to eliminate certain vegetables from consideration. For instance, the low light on Mars does not lend itself well to growing plants that require full sun, which include favorites like tomatoes, beans, legumes, corn or many root plants. Carrots also don&rsquot make the cut, as they tend to come out stunted in the claylike MSS. Potatoes largely don&rsquot thrive in the simulant soil and low light conditions, but sweet potatoes do a little better.

The students found that dandelions would flourish on Mars and have significant benefits: they grow quickly, every part of the plant is edible, and they have high nutritional value. Other thriving plants include microgreens, lettuce, arugula, spinach, peas, garlic, kale and onions.

Conditions on Mars for humans, let alone farmers, are far from easy. The difficult planet certainly isn&rsquot a natural home for us, and growing sustenance there would be a complicated task. That said, it&rsquos not impossible, and it&rsquos comforting to know that we could develop and maintain our own sources of food on a distant landscape. The possibility of growing hops and barley doesn&rsquot hurt, either.

The views expressed are those of the author(s) and are not necessarily those of Scientific American.


ATMOS Bioreactor

To test the microbes, they have developed ATMOS [Atmosphere Tester for Mars-bound Organic Systems]. ATMOS has 9 sterile, steel and glass, 1-liter vessels. They are digitally monitored and controlled for temperature and at a constant pressure of 100 hPa, matching the composition of Mars' atmosphere. Dried Anabaena is mixed with simulated Martian soil developed by the University of Central Florida, sterilized water is added, and the solution is stirred constantly. Photosynthesis is supported with lighting from all sides. The results show that Cyanobacteria is suitable for use in producing oxygen for Martian colonists. They can also be used as a food source for other useful microbes that can produce substances for medicines and even nutrient-rich food for the colonists.

A: Bioreactor Atmos ("Atmosphere Tester for Mars-bound Organic Systems"). B: A single vessel within Atmos. C: Design schematic - Image Credit: C. Verseus / ZARM

Lead author Dr Cyprien Verseux, an astrobiologist who heads the Laboratory of Applied Space Microbiology at ZARM explains, "Here we show that cyanobacteria can use gases available in the Martian atmosphere, at low total pressure, as their source of carbon and nitrogen. Under these conditions, cyanobacteria kept their ability to grow in water containing only Mars-like dust and could still be used for feeding other microbes. This could help make long-term missions to Mars sustainable,"

"Our bioreactor, Atmos, is not the cultivation system we would use on Mars: it is meant to test, on Earth, the conditions we would provide there. But our results will help guide the design of a Martian cultivation system. For example, the lower pressure means that we can develop a more lightweight structure that is more easily freighted, as it won't have to withstand great differences between inside and outside." concludes Verseux.

If you are interested in more details about biotech on Mars, you can read the publication in Frontiers in Microbiology listed below.

If you enjoy our selection of content, consider subscribing to our newsletter (Universal-Sci Weekly)


What vegetation would thrive in the Martian atmosphere? - Биологија

The much-needed ingredient still missing for humans and animals is oxygen. As the atmosphere develops, the composition of the air can be tailored to suit human needs.

Oxygen Factories
Scientists have developed a solar-powered machine that extracts pure oxygen from carbon dioxide found in the thin Martian atmosphere. The Mars In-Situ Propellant Production Precursor prototype is important, not only because it converts the carbon dioxide to oxygen. But also because NASA could use the technology to fuel a returning flight from Mars to Earth. The plan is to mix the oxygen with rocket fuel to create combustion that will launch a vehicle off Mars.

Биљке
On Earth, plants make the majority of the oxygen supply. On Mars there's a chicken-and-egg problem: the planet needs photosynthetic plants to make oxygen from carbon dioxide, but the climate must be warm enough and the soil conditions must be inviting to growth. In order for plants to thrive, scientists need to begin lower on the evolutionary ladder. They need to introduce ammonia-producing microbes into the Martian soil that will convert nitrogen from the atmosphere into the soil for larger plants like grasses and mosses to grow. The bad news is that scientists estimate that this could take hundreds of years. Once the soil is ready, scientists can introduce simple plant life.

шуме
Building a global functioning atmosphere for human habitation will require the development of a complex ecosystem that may very well require large stretches of forests and high biodiversity. Scientists imagine a planet with forests that will one day replace the artificial means of oxygenation.


What vegetation would thrive in the Martian atmosphere? - Биологија

Тхе objective: This experiment had two objectives. 1. The first objective was to determine whether plants could survive in a simulated Martian-like environment. 2. The second was to find whether plants could change the atmosphere from carbon dioxide to oxygen. The first hypothesis was that the plants would survive, but not thrive. The second, was that they would partially change the atmosphere.

Methods/Materials

Three terrariums were built. Different soils were researched and combined to create a mixture that would replicate the Martian soil. Three types of plants were chosen and planted in each terrarium. Carbon Dioxide was introduced into the two Martian terrariums. The plant growth, oxygen level, and carbon dioxide level were monitored for ten days. Oxygen probes and carbon dioxide probes were used to measure the gas levels in each terrarium. A computer program called LoggerPro was used with the probes to create charts of the daily gas levels.

Резултати

1. The first results were that the Primrose and Wheatgrass survived in the simulated Martian-like environment, while the Nasturtium died.

2. Second, the plants changed a mainly carbon dioxide atmosphere to a mainly oxygen atmosphere.

Conclusions/Discussion

In conclusion, this study found that certain plants can survive in a Martian-like environment. The experiment also showed that plants can change a mainly carbon dioxide atmosphere to mainly oxygen. In addition, the hypothesis was mostly correct.

The project is about the survival of plants in a simulated Martian-like environment and their ability to change a Martian-like atmosphere.

Science Fair Project done By Esther L. Cohenzadeh


The Martian : Farming on Mars Is Not Science Fiction

In October 1982, I was close to achieving intellectual escape velocity. I had just been selected to receive a grant from NASA to study how to grow food to sustain astronauts on long-term space missions. This is not a trivial task. Thirty-three years later, my students and I are still tinkering with the inputs to the space farm.

We have long been interested in the possibility of sustaining life away from Earth. Like Andy Weir's character, Mark Whatney, from The Martian, we calculate the mass and energy balances needed to maintain space colonies.

The photo below shows radish and lettuce plants growing under light emitting diodes (LEDs) in one of our research chambers. These plants are experiencing the "orbital photoperiod" of the International Space Station, which cycles every 90 minutes: 60 minutes of bright light followed by 30 minutes darkness. The crops are grown in soil-less media and watered with a hydroponic solution by drip irrigation. In preliminary studies, these crops have tolerated this with only a small reduction in growth compared to control plants in a 16 hour day/8 hour night Earth day.

There are many challenges and many benefits of growing food on Mars. For a long-term mission, it isn't cost effective to haul food to Mars if we can grow it there. Eat local.

Eating local isn't the only benefit. Crops do more than provide food. If we grow 100 percent of our food in a closed system, the photosynthesis of the crop plants keeps the oxygen and carbon dioxide in perfect balance. But these critical gasses are not in balance every minute of every day. Our plants do not automatically grow faster to provide extra oxygen just because we go for a run on the treadmill. We need buffers to stabilize their concentrations.

Optimizing the mass of these buffers is a huge challenge. They must be big enough to sustain life through times of instability, and yet small enough to be economical. We can calculate the effects of potential perturbations, but in life support systems, small and stable are oxymorons. For centuries, our massive oceans have been our buffer. Unfortunately, there are no oceans on Mars.

An adequate supply of fresh water is a second challenge with growing food on Mars. Plants use at least 200 liters of water to produce a kilogram of food. The good news is that plants recycle and filter water for free. We can put gray water on their roots and the water vapor that they "exhale" from the pores in their leaves (stomates) is more pure than the best bottled water. As long as we grow our food in a closed system, we will have ample clean water -- no high-tech filtering systems are necessary. And with the reports of Martian salt water this week, we can start a biological life support system by filtering the salt out of the water that is already there. Reverse osmosis filtration of sea water is already being used in water-limited cities on Earth. We can use this technology on Mars.

A third major challenge is getting enough light for photosynthesis. Unlike houseplants, crop plants cannot survive without bright light. They live in the photosynthetic fast lane. A well-lit office has less than 1 percent of outside sunlight and less than 3 percent of the minimum light needed to grow potatoes or other crops. To further complicate things, Mars is 1.5 times farther from the sun than the Earth and, although its thin atmosphere minimally filters solar radiation, it has only 60 percent of our light intensity at the surface. This means reduced electric power and reduced photosynthesis. Both processes follow the Stark-Einstein Law: One photon excites one electron. There are no magic shortcuts.

Except, perhaps, in science fiction.

Ин The Martian, Mark Watney magically grows potatoes with office lighting inside a habitat designed to block all electromagnetic radiation from the sun.

Designing a Mars greenhouse presents formidable challenges. It requires an exceptionally rugged, transparent membrane that can withstand meteorite bombardment without any leaks. It also needs to filter all of the cosmic radiation without filtering photosynthetic radiation. For crop plants to thrive there, we would likely use a cutting-edge technology from 2015: parabolic, concentrating reflectors on the roof and fiber optic transmission of sunlight. With concentrated sunlight and optimal environmental conditions, our calculations indicate that one person could grow all of their food in an area the size of a large living room (25 square meters).

Another point of science fiction is that Mark Watney survived on protein bars, vitamin pills and the carbohydrates in his potatoes for almost two years. We don't yet know the long-term complications of such a limited diet. We normally eat the products of hundreds of plants a week. Can we reduce this to 50 types of plants? Ten types of plants? Possibly, but we need long-term studies with people in closed systems on Earth to determine the effects of reduced diet diversity. To keep the area small, an efficient Mars diet will be strictly vegan and will not include fruits or nuts from trees.

Our early studies indicate an enormous psychological value of plants. Mark Watney reminisced about living with his potato plants. He missed them after they were gone. When hardened astronauts return to Earth, they repeatedly tell us of the bond they developed with the plants they were growing. Ten years ago, after almost a year in space, a cosmonaut summarized his psychological experience at a press conference: "Long-term space travel without plants is impossible."

The Earth is a closed system hurtling through space. Several of the best minds in the world are now focused on understanding the implications of one seemingly tiny change: The carbon dioxide in our atmosphere has increased from 0.03 to 0.04 percent over the past 100 years. We are only just beginning to study the impacts of this subtle change.

There is much we can learn from small-scale biological life support systems where changes occur rapidly. Perhaps Mark Watney's adventures will inspire the youth of the nation to continue our work.


What Earth microorganisms, if any, would thrive on Mars?

Care is always taken to minimize the chance that Earth organisms get to space, but what if we didn't care about contamination? Are there are species that, if deliberately launched to Mars, would find it hospitable and be able to thrive there?

Due to its resistance to harsh environmental conditions, especially low temperature, low moisture, and radiation tolerance, Chroococcidiopsis has been thought of as an organism capable of living on Mars.

As other commenters have said, the lack of water on Mars would probably prevent these guys from growing on their own. But with a little human intervention, they may be able to grow in Martian soil and help with the terraforming process (assuming we ever terraform Mars).

Edit: for anyone interested in a great vision of colonizing and terraforming Mars, I highly recommend the Mars trilogy (Red Mars, Green Mars, Blue Mars) by Kim Stanley Robinson!

Ice caps could provide the moisture needed, and we paired this species with tardigrades we could have a sustainable population of creatures on the polar ice caps

What is Chroococcidiopsis and what would Chroococcidiopsis do for Mars or the future people living there?

It just occurred to me, if we try terraform mars it will probably have quite different ecosystems, right?

Now the follow-up question is what do cyanobacteria become, if left to just evolve on Mars for millions and billions of years?

Fungi were probably the first things to migrate from the water to the land on earth (probably after bacteria and fungal-bacterial symbiosis, thanks /u/bogsby), eroding stones and making soil and so making the land more hospitable for the later migration of plants.

I'm going to say fungi will not unlikely constitute the biggest part of the first phase of the terraforming of mars and given their history should be able to endure the conditions below the surface of mars better than almost any other organism.

KSR mats trilogy was my first thought, the books also go into depth about the range of climate inside the lowest deepest craters

They don't need much water, and their is plenty of evidence for microfilms of water forming on sand grains and in cracks.

There's been research into the viability of halophilic and methanogenic bacteria in simulated Martian sub-surface conditions as long as they're far enough below the surface that they have access to liquid water (most likely a below-freezing brine), it seems like they're viable.

What I don't know is if they tested for Martian radiation levels, or if radiation is even a significant factor at the depths in question.

if radiation is even a significant factor at the depths in question.

Nice question. Surely the martian atmosphere is not thick enough to provide meaningful protection against cosmic rays, so any bacteria on the surface would be exposed. However the soil is very dense. It's a high-Z material, so the probabilities of collisions with atomic nuclei and spallation are significant, most likely causing secondary radiation. However this one is stopped as well if your shield is thick enough.

Therefore, at shallow depths like a few cm or tens of cm, radiation must be even worse than on the surface. But if you go much deeper, like several m, then it can be much lower.