Люди давно мечтают о поселениях на Луне и Марсе. Ученые из Техасского университета A&M (США) придумали, как превратить бесплодную марсианскую и лунную пыль в подобие удобрения для создания сельскохозяйственных посадок. Для этого они предложили использовать отходы. В будущих космических поселениях можно будет замкнуть цикл: отходы кормят растения, растения кормят людей, люди снова производят отходы. Исследование опубликовали в  журнале ACS Earth and Space Chemistry. Ранее ученые предупреждали об опасности еды, выращенной в космосе.

Эксперимент с пылью

Конечно, настоящий марсианский грунт в лабораторию не привезешь. Поэтому ученые использовали аналоги. Для Луны взяли вулканический пепел JSC-1A, который NASA использует для имитации лунного реголита. Для Марса — смесь минералов MGS-1, составленную по данным марсохода, который колесит по кратеру Гейла.

Харрисон Кокер, соавтор исследования с факультета почвоведения Техасского университета, объясняет: оказалось, что когда имитацию лунной и марсианской почвы обрабатывают органическими отходами, из минералов начинают вымываться питательные вещества, которые нужны растениям.

В эксперименте использовали специальное устройство NASA, которое перерабатывает имитацию человеческих отходов. На выходе получалась жидкость, на которой росла капуста бок-чой. Микробы в биореакторах переваривали твердые частицы и превращали их в растворенные соли и питательные вещества. Однако в этой переработанной жидкости не хватало некоторых минералов. Когда же жидкость смешали с минеральными зернами, произошла химическая реакция. Пыль начала отдавать в раствор серу, кальций и магний — то, что нужно растениям каждый день. Минералы растворялись, высвобождали соли и микроэлементы. Причем даже обычная вода вытягивала из пыли какие-то питательные вещества. То есть в самой породе уже есть скрытый запас удобрений. Нужно только знать, как его открыть.

Кокер уверен: «На лунных и марсианских базах органические отходы будут играть ключевую роль в формировании здоровой и плодородной почвы».

Эксперимент длился всего сутки, а в реальности все может быть сложнее. И главная проблема — фосфор. Некоторые питательные вещества, попав в жидкость, не оставались в ней. Они прилипали обратно к поверхности пыли, а значит, растения не смогут их получить. Особенно ярко это проявилось с фосфором. В марсианской пыли его оказалось больше, чем в лунной, но он упорно не хотел переходить в раствор. В любой реальной системе выращивания за этим нужно будет следить, иначе полезный раствор может быстро потерять свои свойства.

Соленый Марс

Отдельный сюрприз преподнес Марс. Когда очищенные сточные воды смешали с имитатором марсианской пыли, минералы растворились быстрее, но и соли в жидкости стало гораздо больше. Натрий и другие элементы повысили соленость до опасного уровня.

А соль — враг корней. Она мешает растениям впитывать воду и снижает урожайность. На Марсе придется с самого начала жестко контролировать уровень солей.

Проблемы космических ферм

На первый взгляд идея превратить отходы в удобрение кажется гениальной, но в реальности все сложнее. В герметичной капсуле, где живут люди, химические процессы не могут идти сами по себе. Понадобятся системы, которые убирают запахи, уничтожают патогенные микробы и не дают фильтрам забиваться. При растворении минералов образуются твердые осадки, которые разрушают трубы. Их придется регулярно чистить и менять.

Нужно будет удалять из воды патогены и следить за кислотностью. То, что работало неделю назад, завтра может стать ядовитым. В космосе любой маленький сдвиг грозит большой катастрофой. Инженерам придется придумать надежные системы контроля с понятными сигналами тревоги, чтобы космические фермеры не гадали, почему у них засох салат. Ранее Илон Маск рассказал, когда человечество сможет заселить Марс.

Следующий шаг — вырастить настоящие растения на обработанной пыли и точно понять, какие именно вещества они усваивают. Долгие эксперименты покажут, продолжает ли пыль отдавать питательные элементы или запас быстро иссякает. Если систему удастся настроить, сточные воды перестанут быть проблемой, которую нужно копить и выбрасывать. Они станут ресурсом, без которого не выжить на других планетах.