Пищевые системы для Марса могут изменить питание на Земле

Сможем ли мы прокормить город на Марсе? Этот вопрос важен для будущего освоения космоса и имеет серьёзные последствия для Земли. До сих пор много внимания уделялось питанию астронавтов, однако производство пищи в космосе только начинается.

Запуски в космос очень дороги. С растущим желанием установить постоянное присутствие человека в космосе, нам придётся задуматься о производстве пищи на месте. Но задачи огромны: требуется исследовать, как растения реагируют на различные изменения, включая гравитацию и радиацию.

Как исследователи в области питания и сельского хозяйства, мы изучили этот вопрос в нашей последней книге Dinner on Mars. Мы считаем, что устойчивая пищевая система на Марсе возможна — и её создание изменит пищевые системы на Земле. Однако для этого потребуется нестандартное мышление.

Сельское хозяйство на Марсе

Основой пищевой системы на Марсе станут вода, добытая из почвы (роверы показали наличие небольшого, но значительного количества замёрзшей воды в коре), и цианобактерии, часто называемые сине-зелёными водорослями.

На Земле цианобактерии могут быть большой проблемой, так как растут в загрязнённых водоёмах, вызывая эвтрофикацию — увеличение продуктивности фитопланктона из-за избытка питательных веществ.

Однако на Марсе цианобактерии смогут использовать атмосферный углекислый газ и расти на песчаном, неорганическом и токсичном реголите — слое рыхлых пород и пыли, покрывающем коренную породу — для производства основных органических молекул, на которых будет держаться вся остальная пищевая система.

Цианобактерии способны расти в марсианских условиях, что имеет дополнительное важное преимущество — нейтрализацию крайне токсичных химических веществ, перхлоратов. Перхлораты содержатся по всему марсианскому реголиту и токсичны для человека даже в малых количествах. Таким образом, способность цианобактерий выполнять двойную задачу — нейтрализовать токсины и производить органику — станет огромным подспорьем для любой марсианской колонии.

Тепличные технологии

Как только бактерии начнут активно расти под марсианским небом, они обеспечат питательные вещества для поддержки роскошных растительных культур. Марсианский город можно представить как пышное зелёное место, где гидропонные и почвенные культуры заполнят туннели, покроют куполообразные кратеры и будут расти в каждом неиспользуемом уголке.

Передовые тепличные технологии, такие как вертикальное земледелие, создающие подходящую контролируемую среду, обеспечат изобилие листовой зелени, овощей, фруктов и специальных культур, таких как травы, кофе и шоколад.

Однако углеводов может не хватать, так как их производство требует много места. Потребление зерна на Марсе, вероятно, будет ниже, хотя бобовые и зерновые всё равно будут присутствовать в марсианском рационе в меньших количествах, отражающих то, что можно экономически производить на месте.

Все растения на Марсе также будут играть ключевую роль в генерации кислорода, рециркуляции воды и обеспечении сырым органическим материалом для производства.

Эти технологии также ценны на Земле, поскольку мы пытаемся сократить цепочки поставок и улучшить доступность здоровых фруктов и овощей в зимние месяцы.

Мясо на Марсе?

Животноводство печально известно своей неэффективностью. На Земле миллиарды домашних животных угрожают естественному биоразнообразию, способствуют изменению климата и страдают от бессмысленной жестокости.

Системы на основе животноводства будут нежизнеспособны на Марсе, но белок можно будет производить в изобилии с помощью клеточного сельского хозяйства и точной ферментации. Точная ферментация предполагает создание белков с использованием модифицированных дрожжей, грибов и бактерий, которые потребляют крахмалы и сахара — на Марсе они в основном будут поступать из пищевых отходов — и превращают их в нужные белки.

Клеточное сельское хозяйство включает взятие образцов стволовых клеток и их выращивание в лаборатории для создания кусков мяса, идентичных полученным от животных.

Сокращение неэффективности

Представление о том, каким может быть сельское хозяйство на Марсе, — увлекательный проект, но эта тема становится чрезвычайно серьёзной, когда мы задумываемся о том, как эти технологии могут повлиять на жизнь на Земле. Это связано с тем, что на Марсе, где каждый грамм органического вещества, миллилитр воды и фотон солнечной энергии в дефиците, не может быть неэффективности.

«Отходы» одной части системы должны преднамеренно использоваться в качестве ресурсов для другой части, например, использование отмерших цианобактерий в качестве питательной среды для последующих звеньев пищевой системы. Но больше, чем сами технологии, изменить ситуацию на Земле, где выбрасывается треть всей еды, может образ мышления, связанный с построением марсианской пищевой системы.

Наш энтузиазм по поводу пищевых технологий отражён в Dinner on Mars, но мы не техно-оптимисты. Технология — не панацея. Например, если такие технологии, как вертикальное земледелие, сократят потребность в пахотных землях, необходима политика, гарантирующая, что эта земля не будет просто заасфальтирована.

Нам также необходимо помнить о негативных последствиях технологий и учитывать, как может измениться и адаптироваться источник средств к существованию людей. Помощь в управлении этим переходом и минимизация разрушений — ещё одна важная область для политики.

Технологии, созданные для Марса, вместе со справедливой политикой могут вывести нас на гораздо более устойчивую траекторию на Земле.