Могут ли астронавты вырастить рис на Луне?
Японские ученые разработали устройство для извлечения азота из воздуха, что позволило успешно вырастить рис в симулированном лунном грунте. Это открытие может оказать влияние как на сельское хозяйство на Луне, так и на Земле.
С освоением Луны человечество сталкивается с новой задачей: необходимость обеспечить себя продовольствием. Для этого необходимо решить проблему, с которой лунный грунт никогда не справлялся. Реголит, серый порошок, покрывающий лунную поверхность, не содержит органических веществ и почти не имеет азотных соединений, необходимых для роста растений. Дополнительную сложность создает отсутствие атмосферы, что делает невозможным использование воздуха без создания закрытого, прессурированного пространства, где азот, скорее всего, будет доставлен с Земли или произведен на месте. Команда из Тохокуского университета и Японского агентства аэрокосмических исследований разработала элегантное решение для эффективного использования этого ограниченного запаса воздуха, использовав всего лишь немного электричества.
Оранжевый грунт, найденный в лунном реголите на Аполлоне 17, результат вулканических стеклянных шариков (Кредит: NASA)
Исследователи создали компактное плазменное устройство, которое извлекает азот из воздуха, заполняющего жилые и сельскохозяйственные пространства лунного жилья, и преобразует его в газ под названием динитроген пентаоксид, используя менее 100 ватт энергии. После растворения этого газа в воде образуется нитрат — необходимый для роста растений питательный элемент, при этом эффективность превращения близка к ста процентам. Вместо того чтобы транспортировать удобрения через четверть миллиона миль космоса, будущие лунные фермеры могли бы перерабатывать уже циркулирующий вокруг них азот в удобрения, необходимые для их культур.
Чтобы проверить, работает ли это на практике, команда применяла обогащенную нитратами воду к симулянту лунного реголита и использовала ее для выращивания рассады риса. Результаты превзошли ожидания: лунный грунт по своей природе довольно щелочной, и обработанная вода снизила его pH с 9,09 до гораздо более благоприятных 6,76. Это изменение привело к множеству преимуществ, высвобождая кальций, магний и калий, которые были химически связаны в реголите, одновременно подавляя алюминиевые ионы, которые могли бы повредить развивающимся корням. Три месяца спустя рис, выращенный в обработанном грунте, показал значительно более сильный рост по сравнению с рисом, полившимся только обычной водой, а к четвертому месяцу растения достигли стадии колошения, когда рис начинает формировать зерно.
Существовал и еще один сюрприз: распыление газа непосредственно на листья растений активировало гормональные пути, связанные с устойчивостью к болезням и общей иммунной защитой растений. Это также способствовало тому, что стебли становились короче и прочнее, уменьшая чрезмерное вытягивание, которое обычно наблюдается в условиях низкой гравитации, что могло бы сделать лунные культуры неустойчивыми и хрупкими.
Растение риса (Oryza sativa) с ветвистыми метелками, содержащими множество зерен на каждом стебле
Тосиро Канэко, возглавлявший исследование, подчеркивает, что преимущества не ограничиваются Луной. Поскольку весь процесс работает на электричестве, а не на ископаемом топливе, та же технология может предложить более чистый и устойчивый способ производства азотных удобрений на Земле, избегая значительного углеродного следа, связанного с традиционным производством аммиака.
Это подчеркивает, что решение практических задач жизни вне Земли часто приводит к полезным открытиям для жизни на ней. Устройство, предназначенное для получения урожая из серого лунного пыли, используя воздух, который будущие поселенцы будут нести с собой, может найти применение на полях, значительно ближе к дому, задолго до того, как первая тарелка риса, выращенного на Луне, будет подана.
