Пищевые системы, которые будут кормить жителей Марса
Можем ли мы накормить город на Марсе? Этот вопрос является центральным для будущего освоения космоса и имеет серьезные последствия и для Земли. На сегодняшний день много внимания уделяется тому, как питаются космонавты; однако мы только начинаем производить пищу в космосе. Запуски в космос стоят довольно дорого. И с растущим желанием установить присутствие человека в космосе нам придется подумать о производстве продуктов питания в космосе. Но проблемы огромны и требуют изучения того, как растения реагируют на различные изменения, в том числе на гравитацию и радиацию.
Как исследователи продуктов питания и сельского хозяйства, мы исследовали этот вопрос в нашей последней книге «Ужин на Марсе». Мы верим, что устойчивая марсианская продовольственная система возможна и что, построив ее, мы изменим продовольственную систему на Земле. Тем не менее, это потребует некоторого нестандартного мышления. Основой пищевых систем на Марсе будет вода, собранная из почвы (марсоходы показали, что в земной коре есть небольшое, но значительное количество замороженной воды) и цианобактерии, часто называемые сине-зелеными водорослями. На Земле цианобактерии могут быть большой проблемой, поскольку они растут в загрязненных водоемах, вызывая эвтрофикацию — вызванное питательными веществами увеличение продуктивности фитопланктона в водоеме.
Однако на Марсе цианобактерии могут использовать углекислый газ из атмосферы и расти на песчаном неорганическом и токсичном реголите — слое рыхлых пород и пыли, покрывающих коренные породы, — для производства основных органических молекул, на которых будет основываться остальная часть пищевой системы. Цианобактерии способны расти в марсианских условиях, что имеет реальное дополнительное преимущество в виде нейтрализации чрезвычайно токсичных химических веществ, называемых перхлоратами. Перхлораты пронизаны марсианским реголитом и токсичны для человека в незначительных количествах, поэтому наличие цианобактерий, выполняющих двойную функцию по нейтрализации токсинов и производству органического материала, станет огромным благом для любого марсианского сообщества.
Как только бактерии будут счастливо расти под марсианским небом, они будут обеспечивать питательными веществами, необходимыми для поддержания роскошных урожаев растений. Марсианский город можно представить как пышное зеленое место с гидропоникой и привязанными к почве культурами, заполняющими туннели, покрывающими куполообразные кратеры и разрастающимися в каждом неиспользуемом уголке. Передовые тепличные технологии, такие как вертикальное земледелие, которые создают подходящую контролируемую среду, обеспечат изобилие листовой зелени, овощей, фруктов и специальных культур, таких как травы, кофе и шоколад.
Однако углеводов может не хватать, поскольку они занимают много места. Наше потребление зерна, вероятно, будет ниже на Марсе, хотя бобовые и зерновые по-прежнему будут появляться в марсианском рационе в меньших количествах, отражая то, что может быть экономически выгодно произведено на месте. Все растения на Марсе также будут играть ключевую роль в производстве кислорода, рециркуляции воды и обеспечении органического сырья для производства. Эти технологии также ценны на Земле, поскольку мы пытаемся сократить цепочки поставок и повысить доступность здоровых фруктов и овощей в зимние месяцы.
Животноводство, как известно, неэффективно. На Земле миллиарды домашних животных угрожают естественному биоразнообразию, способствуют изменению климата и страдают от ненужной жестокости по отношению к животным. Животноводческие системы не будут жизнеспособны на Марсе, но белок можно будет в изобилии производить с помощью клеточного земледелия и прецизионной ферментации. Прецизионная ферментация включает в себя создание белков с использованием модифицированных дрожжей, грибков и бактерий, которые потребляют крахмалы и сахара (на Марсе они в основном поступают из пищевых отходов) и превращают их в желаемые белки. Клеточное сельское хозяйство включает в себя взятие образцов стволовых клеток и их выращивание в лаборатории для создания кусков мяса, идентичных тем, что используются в животноводстве.
Представлять, каким может быть сельское хозяйство на Марсе, — увлекательный проект, но когда мы думаем о том, как эти технологии могут повлиять на жизнь на Земле, эта тема становится чрезвычайно серьезной. Это потому, что на Марсе, где дефицит каждого грамма органического вещества, миллилитра воды и фотона солнечной энергии, не может быть неэффективности. «Отходы» одной части системы необходимо сознательно использовать в качестве входных данных для другой части, например, использовать мертвые цианобактерии в качестве питательной среды для более поздних частей пищевой системы. Но больше, чем сами технологии, это может быть мышление по созданию марсианской пищевой системы, которая изменит то, как все делается здесь, на Земле, где треть всей еды выбрасывается.
Наш интерес к пищевым технологиям проявляется в «Ужине на Марсе», но мы не технооптимисты. Технологии — не панацея. Например, если такие технологии, как вертикальное земледелие, сокращают потребность в сельскохозяйственных угодьях, то необходима политика, гарантирующая, что земля не будет просто заасфальтирована. Мы также должны помнить о негативном воздействии технологий и быть чувствительными к тому, как может потребоваться изменение и адаптация средств к существованию людей. Помощь в управлении этим переходом и сведение к минимуму нарушений — еще одна важная область политики. Технологии, открытые Марсом, вместе со справедливой политикой могут вывести нас на гораздо более устойчивую траекторию на Земле.
