Чи можуть астронавти вирощувати рис на Місяці?
Японські вчені розробили пристрій, який видобуває азот з повітря та перетворює його на добрива, успішно виростивши рис у симульованому місячному ґрунті. Вони також виявили нові можливості для покращення здоров'я рослин.
Якщо людство коли-небудь планує жити на Місяці, а не лише відвідувати його, виникає потреба вирощувати їжу на його поверхні. Це завдання ускладнюється тим, що місячний ґрунт, відомий як реголіт, не містить органічних речовин і майже не має азотних сполук, необхідних для росту рослин. Додатковою складністю є відсутність атмосфери, тому повітря, яке могли б використовувати місячні фермери, має надходити з герметично закритого середовища, причому азот, ймовірно, буде привезений з Землі або виготовлений на місці. Команда з Тохоку університету та Японської космічної агенції вважає, що знайшла елегантне рішення для оптимізації цього обмеженого повітряного ресурсу, використовуючи лише трохи електрики.
Orange dirt found in the lunar regolith on Apollo 17, the result of volcanic glass beads (Credit : NASA)
Дослідники створили компактний плазмовий пристрій, який видобуває азот з повітря, що заповнює житлові та вирощувальні простори місячного середовища, і перетворює його на газ, відомий як диметилпентаоксид, використовуючи менше 100 ватів потужності. Коли цей газ розчиняється у воді, він утворює нітрат — саме ту поживну речовину, яка необхідна рослинам для розвитку, причому з ефективністю перетворення, близькою до ста відсотків. Таким чином, замість того, щоб транспортувати добрива через чверть мільйона миль космосу, майбутні місячні фермери можуть переробляти азот, що вже циркулює навколо, у добрива, необхідні їхнім культурам.
Щоб перевірити, чи працює цей підхід на практиці, команда застосувала збагачену нітратами воду до симулянту місячного реголіту і виростила розсаду рису. Результати перевершили очікування: місячний ґрунт є природно лужним, і оброблена вода знизила його pH з 9.09 до значно більш прийнятних 6.76. Це єдине зміна відкрила ряд переваг, вивільняючи кальцій, магній і калій, які були хімічно заблоковані в реголіті, одночасно пригнічуючи алюмінієві іони, які могли б пошкодити коріння рослин. Через три місяці після посіву рис, вирощений у обробленому ґрунті, показав значно сильніший ріст у порівнянні з рисом, який отримував лише звичайну воду, а до четвертого місяця рослини досягли стадії формування колосків, коли починається процес утворення зерна.
Було також виявлено, що обприскування газу безпосередньо на листя рослин активує гормональні шляхи, пов'язані з опором хворобам та загальною імунітетом рослин. Це також допомогло зберегти стебла коротшими і міцнішими, зменшуючи надмірне витягування, яке рослини зазвичай демонструють в умовах низької гравітації, що могло б зробити місячні культури важкими і крихкими.
Rice plant (Oryza sativa) with branched panicles containing many grains on each stem
Тошіро Канеко, який очолював дослідження, підкреслює, що ці переваги не обмежуються лише Місяцем. Оскільки весь процес працює на електриці, а не на викопному паливі, ця технологія може запропонувати більш чистий і стійкий спосіб виробництва азотних добрив на Землі, обходячи значний вуглецевий слід традиційного виробництва аміаку.
Це нагадує нам, що вирішення практичних завдань життя поза Землею часто виявляється корисним для життя на самій Землі. Пристрій, розроблений для отримання врожаю з сірого місячного пилу, використовуючи повітря, яке майбутні поселенці будуть носити з собою, може знайти своє застосування на полях набагато ближче до дому, ще до того, як перша порція рису, вирощеного на Місяці, буде подана на стіл.
