# Кенда Линч о Марсе: «Картофель из фильма убил бы героя»

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=mJF3JiwQk0g
Канал: StarTalk
Опубликовано: 21.12.2023

---

В новом выпуске научно-популярного проекта StarTalk известный астрофизик Нил Деграсс Тайсон, биолог Кенда Линч и комик Пол Меркурио обсудили перспективы и скрытые угрозы колонизации Красной планеты. В центре дискуссии оказался новый проект NASA под названием Plant Trek, изучающий возможность выращивания растений в экстремальных инопланетных условиях. Участники подробно разобрали химические, биологические и инженерные барьеры, которые делают классическое терраформирование Марса практически невыполнимым в обозримом будущем.

## 🪱 Проект Plant Trek: почему марсианскую землю нельзя называть грязью
[[JUMP:01:32]]

Проект NASA с официальным и весьма сложным названием Plant Trek («Исследование стратегий предварительного кондиционирования реголита для поддержки создания систем растительных микробов в марсианских средах обитания») направлен на поиск способов обеспечения продовольственной безопасности будущих межпланетных миссий. Кенда Линч, главный исследователь (PI) проекта, объяснила принципиальную разницу между привычными понятиями «грязь», «почва» и «реголит». Земная почва буквально кишит миллионами микроорганизмов, которые веками формировали ее структуру и делали жизнь растений возможной. На Луне или Марсе органики и микробов нет, поэтому геологи используют строгое определение — реголит. По словам Линч, профессиональные почвоведы искренне ненавидят слово «грязь» (dirt), считая его оскорбительным для своей науки.

Кенда Линч обладает уникальной междисциплинарной подготовкой: она получила одновременно две степени бакалавра в Иллинойсском университете — в области инженерии и биологии. Ее специализация напрямую связана с продвинутыми системами жизнеобеспечения (Advanced Life Support Systems), в частности, с биорегенеративными системами замкнутого цикла. Цель таких систем — «взять Землю с собой», используя растения для очистки воды и генерации кислорода, полностью исключая потребность в кораблях снабжения. Это критически важно, поскольку, по утверждению Линч, логистическое окно для снабжения Марса имеет жесткий двухлетний цикл, и любая задержка поставок с Земли станет фатальной для колонистов.

## 🧪 Перхлоратный слон в комнате: химический яд Марса
[[JUMP:05:21]]

Изучение образцов, доставленных автоматическими космическими миссиями, показало обилие тяжелых металлов в инопланетном грунте. Лунный реголит богат титаном, тогда как марсианский содержит огромные запасы железа и серы. Однако главной проблемой Марса, по словам Линч, является высокое содержание перхлоратов. Концентрация этого вещества на Красной планете значительно выше, чем в самом сухом месте Земли — высокогорной пустыне Атакама. На Земле перхлораты накапливаются естественным путем за счет фотохимических реакций озона в атмосфере и последующего выпадения с осадками. На Марсе же их происхождение связывают с поверхностной химией зерн, вулканизмом и жесткой солнечной радиацией.

Химическая структура перхлората относительно проста: один атом хлора в центре, окруженный четырьмя атомами кислорода. Для человека это вещество представляет колоссальную опасность. Как утверждает Линч, молекула перхлората по своему размеру идеально совпадает с ионами йода, из-за чего она агрессивно конкурирует с ними за связывание с рецепторами щитовидной железы человека. Попадая в организм, перхлорат полностью блокирует усвоение йода, нарушая выработку гормонов. В результате у колонистов может развиться тяжелый гипотиреоз, вызывающий хроническую усталость, вялость, а в долгосрочной перспективе — серьезные поражения сердечно-сосудистой системы.

## 🥔 Ошибка Марка Уотни: почему картофель на фекалиях убил бы Мэтта Дэймона
[[JUMP:07:59]]

Собеседники подробно разобрали знаменитую сцену из фильма «Марсианин», где главный герой Марк Уотни (в исполнении Мэтта Дэймона) выращивает картофель в марсианском грунте, смешанном с собственными экскрементами. По мнению Кенды Линч, в реальности этот эксперимент закончился бы трагически. Перхлораты невероятно подвижны и обладают стопроцентной растворимостью в воде. При поливе импровизированной грядки ядовитые соединения мгновенно растворились бы, впитались корнями растений и сконцентрировались в клубнях картофеля, что привело бы к быстрому отравлению астронавта.

Дополнительную проблему представляют человеческие отходы. Как отметили участники дискуссии, экскременты содержат опасные патогены. Если для самого Уотни его собственные бактерии были условно безопасны, то для группы других колонистов употребление такой пищи стало бы источником тяжелых инфекций. Для решения этих проблем необходима предварительная биоремедиация — очистка и подготовка среды с помощью специализированных микроорганизмов. Проект Plant Trek призван решить эту проблему, так как в некоторых участках марсианского реголита содержание перхлоратов достигает от 1% до 2% от общей массы грунта.

Для создания здоровой экосистемы недостаточно просто заселить грунт бактериями. По словам Линч, микроорганизмы ведут себя крайне непредсказуемо, оптимизируя популяцию под окружающую среду. Они могут не поедать друг друга напрямую, но агрессивно захватывать ресурсы, обрекая другие полезные штаммы на голодную смерть. В рамках Plant Trek планируется протестировать уникальные перхлорат-редуцирующие микробы, которые Кенда Линч и ее коллеги обнаружили в ходе исследования 2019 года в экстремальных земных условиях, аналогичных марсианским.

## ⚡ Технологический перерыв: Ford Mustang Mach E
[[JUMP:13:58]]

В середине дискуссии ведущие прервались на презентацию спонсора выпуска — полностью электрического внедорожника Ford Mustang Mach E. Автомобиль позиционируется компанией Ford как сочетание культового смелого стиля Mustang и практичности современного электромобиля. Модификация 2023 года Mustang Mach E GT Performance Edition способна разгоняться с 0 до 60 миль в час за рекордные 3,5 секунды. Электрокар оснащен системой полного привода, специальным драйвовым режимом вождения Unbridled («Необузданный»), вмещает 5 пассажиров и обладает дополнительным передним багажником (frunk). Из-за глобальных проблем с цепочками поставок доступность отдельных комплектаций может меняться у региональных дилеров.

## 🛸 Межзвездные аналогии: от «Прибытия» до «Нет»
[[JUMP:24:13]]

Отвечая на вопросы слушателей, Кенда Линч прокомментировала современные научно-фантастические фильмы. В частности, был поднят вопрос о картине «Прибытие», где для контакта с пришельцами-гептаподами военные привлекли физика и лингвиста. По мнению Нила Деграсса Тайсона, этот выбор был не совсем оптимальным: вместо лингвиста на корабль должны были отправить астробиолога и криптографа. Линч согласилась с тем, что ее первоочередной задачей на месте контакта было бы взятие биологических мазков с щупалец пришельцев или поверхности корабля для немедленного изучения их микробиома и генетической структуры.

Дискуссия коснулась и темы поиска внеземного разума. В современной астробиологии для этого используется поиск так называемых техносигнатур — физических следов развитых технологий за пределами Земли. Ведущие упомянули, что создание официального правительственного комитета по изучению UAP (неопознанных аномальных явлений) свидетельствует о том, что политики начинают всерьез допускать возможность существования внеземных цивилизаций. В качестве альтернативного фантастического сценария Тайсон привел фильм ужасов «Нет», где инопланетное существо в виде гигантской медузы затягивало и переваривало людей, фактически само проводя «биологический анализ» землян.

## 🧱 Рецепт идеального марсианского грунта: глина, гипс и радиация
[[JUMP:30:01]]

Слушатель из Хьюстона поинтересовался идеальным составом смеси из марсианских пород для выращивания здоровых растений. Тайсон напомнил, что миссия NASA Phoenix намеренно совершила посадку на границе отступающей ледяной шапки Марса, обнаружив там влажный и химически активный реголит. По словам Линч, марсианские породы обладают богатым минеральным составом. Знаменитый красный цвет планеты обусловлен обилием железа, окисленного под воздействием жесткой солнечной радиации и солнечного ветра. Помимо железа, реголит содержит серу, органический углерод, карбонаты, небольшое количество фосфора и нитратов. Фосфор, как напомнила Линч, критически важен для жизни, так как он формирует фосфатный остов молекулы ДНК любого живого организма.

С точки зрения минералогии, марсианский грунт чрезвычайно богат глиной и гипсом. Глина играет важнейшую роль в почвообразовании благодаря процессу катионного обмена и способности удерживать влагу, защищая корни растений от высыхания и переувлажнения. Гипс (сульфат кальция) активно используется в сельском хозяйстве на Земле для повышения урожайности. Кальций необходим растениям как структурный элемент, а сульфаты перерабатываются почвенными микробами. Линч с иронией призналась, что не изучала минералогию профессионально в университете и является «ситуативным учеником» (just-in-time learner), осваивая смежные науки по мере возникновения практических задач.

## 🌤️ Иллюзия терраформирования: эксперимент Миллера — Юри и космические трубопроводы
[[JUMP:34:09]]

Учитель биологии Мэри Ли Дьюи задала вопрос о возможности искусственного воссоздания земной атмосферы на другой планете в контексте знаменитого эксперимента Миллера — Юри. В ходе этого эксперимента, проведенного в конце 1950-х годов в Чикагском университете, ученые воссоздали условия первобытной Земли, пропустив электрический разряд через смесь газов, что привело к спонтанному образованию аминокислот.

Однако, по мнению Кенды Линч, сторонники идеи быстрого терраформирования Марса упускают фундаментальную проблему: планета полностью лишилась своего магнитного щита (динамо-эффекта). Без электромагнитной защиты солнечный ветер непрерывно сдувает марсианскую атмосферу в космическое пространство. По словам Линч, теоретически для разогрева планеты необходимо запустить контролируемый парниковый эффект, повысив концентрацию углекислого газа для удержания солнечного тепла. Тайсон в шутку предложил построить космический трубопровод для перекачки излишков $CO_2$ с Земли на Марс, за контроль над которым пришлось бы сражаться миллиардерам Илону Маску и Джеффу Безосу.

Другой серьезной угрозой является космическая радиация. Поскольку классическое терраформирование открытого грунта невозможно из-за жестких правил планетарной защиты (planetary protection), ученые рассматривают исключительно концепции закрытых оранжерей. Защита растений от радиации (включая галактические космические лучи) может быть реализована следующими путями:

* Строительство подземных или полуподземных теплиц.
* Использование естественных укрытий, таких как марсианские пещеры и лавовые трубки.
* Засыпание куполов оранжерей толстым слоем местного марсианского реголита.

В настоящее время исследователи ищут баланс, выясняя, какой уровень радиации способны выдержать растения до того, как начнется деградация их питательной биомассы, чтобы минимизировать толщину защитных экранов.

## 🔬 Астробиология — наука без данных?
[[JUMP:39:23]]

В завершение программы Тайсон иронично заметил, что астробиология остается уникальной наукой, у которой до сих пор фактически «нет данных», если не считать спорных и неоднозначных результатов биологических тестов миссии Viking. Линч парировала этот выпад, заявив, что ценность астробиологии заключается в расширении границ понимания самой жизни через изучение экстремофилов в самых суровых уголках Земли.

Отвечая на вопрос о пользе марсианских исследований для Земли, Линч подчеркнула, что технологии Plant Trek имеют стопроцентную практическую применимость в земных реалиях. В условиях глобального изменения климата и деградации почв человечеству неизбежно придется внедрять методы искусственного восстановления грунта и строить масштабные закрытые оранжереи, разработанные для Марса, чтобы гарантировать продовольственную безопасность нашей собственной планеты.