Вчені вперше в історії перетворили “мертвий” марсіанський ґрунт на родючий

У зв’язку зі збільшенням зростання населення та скороченням родючих земель на Землі, астроземлеробство в майбутньому може виявитися життєво важливою галуззю. Зокрема, велике значення гратиме марсіанський грунт, який на даний момент не вважається родючим. Проте вчені знайшли спосіб покращити зростання рослин у ґрунті Червоної планети.

В ідеї колонізації Марса поки що занадто багато прогалин, і забезпечення колонізаторів їжею — один із них. Тому на Червоній планеті доведеться вирощувати їжу на місці, але справу ускладнює безплідний марсіанський ґрунт. Нове дослідження показало, що добриво рослин грамнегативними бактеріями може значно покращити їхнє зростання навіть у марсіанському грунті — вчені це з успіхом і продемонстрували.

Надзвичайно сухий, запорошений і кам’янистий бруд, що надає Червоній планеті характерного відтінку, безперспективний для сільського господарства. У реголіті, як відомо, не вистачає звичайної органіки від рослин і тварин, яка забезпечує поживні речовини для сільськогосподарських культур. Це означає, що спроби вирощувати щось у такому ґрунті безуспішні.

Але вчені знайшли спосіб «оживити» навіть марсіанський ґрунт. Попередні дослідження показали, що додавання до нього скошеної трави, гною та черв’яків може значно покращити якість ґрунту та допомогти рослинам розвиватися. Тепер до складу ґрунту доданий ще один недостатній фрагмент головоломки, що дає перспективні результати.

Азот є відносно важливою поживною речовиною для рослин, тому відсутність азотовмісних молекул у реголіті Марса – серйозна проблема. В рамках нового експерименту дослідники з Університету штату Колорадо вирішили додати його до ґрунту за допомогою ґрунтових бактерій, які фіксують азот із повітря.

Концепція теплиць із біопластику на Марсі для вирощування рослин. Зображення: NASA

Команда вчених виростила конюшину у зразках змодельованого марсіанського ґрунту, причому деякі рослини були щеплені азотфіксуючими бактеріями Sinorhizobium meliloti. Ці бактерії також утворюють симбіотичні стосунки з деякими бобовими.

З’ясувалося, що рослини з симбіотичними бактеріями розвивалися набагато краще: коріння та пагони росли у них на 75% швидше, ніж у конюшини, яка зростала просто в штучному реголіті без бактеріальної інокуляції.

Конюшина, вирощена в штучному марсіанському грунті, росте набагато краще в поєднанні з азотфіксуючими бактеріями (ліворуч), ніж без них (праворуч). Зображення: Державний університет Колорадо

Вчені також досліджували концентрацію азоту в ґрунті, щоб оцінити здатність бульбочкових рослин та симбіонтів до покращення якості ґрунту. Однак вони отримали цікавий результат: рівень азотовмісних молекул у ґрунті навколо інокульованих рослин не збільшувався, тобто суттєвих відмінностей у складі ґрунту, де були рослини з бактеріями, та імітацією реголіту не виявили.

Колонізація Марса в поданні художника. Зображення: Bryan Versteeg

Якби кількість азотовмісних молекул збільшувалася у першому варіанті, можна було б зробити висновок, що реголіт поліпшується з часом, стаючи дедалі більше підходящим для вирощування у ньому сільськогосподарських культур.

Тим не менш, результати дослідження, опублікованого в PLOS ONE, показують, що азотфіксуючі бактерії Sinorhizobium meliloti утворюють бульби на коренях рослин у марсіанському реголіті, в кінцевому підсумку значно покращуючи зростання конюшини (Melilotus officinalis) в тепличних умовах, оскільки переводять азот у з’єднання. Тобто, вони можуть значно посилити розвиток рослин у реголіті та стати важливим інгредієнтом для майбутніх землеробів на Марсі.