Сельское хозяйство на экзопланете

Есть много конкретных факторов, которые могли бы иметь отношение к ответу на этот вопрос. Вот некоторые из них:

• Каков состав атмосферы планеты?

• Есть ли почва/реголит и из чего он состоит?

• Есть ли на планете тектоника плит? (Это косвенно относится к ответу на некоторые из приведенных выше вопросов.)

• Есть ли на планете жидкая вода? Есть ли круговорот воды? (т.е. идет дождь?)

• Есть ли уже местная жизнь на планете?

Скорее всего, мы знали бы ответы на все эти вопросы задолго до того, как смогли отправить туда какие-либо космические корабли, так что я предполагаю, что мы их знаем. (Отправка космических кораблей к экзопланетам относится к серьезной научной фантастике, но понимание их состава с помощью дистанционного зондирования — это то, чем мы уже начали заниматься, и в ближайшие десятилетия мы научимся в этом намного лучше.)

Состав атмосферы важен, потому что для роста растениям нужны как кислород, так и CO2. Если у вас нет CO2, то выращивание чего-либо на планете будет безнадежным, потому что все живые существа нуждаются в углероде. Но, к счастью, CO2 очень распространен в атмосферах планет, так что вполне вероятно, что они будут.

С кислородом немного сложнее. В нашей Солнечной системе только Земля имеет значительное количество кислорода в своей атмосфере, и этот кислород был произведен жизнью. Так что гораздо менее вероятно, что на вашей планете будет кислород в атмосфере, если только на ней уже не было собственной жизни. (Хотя это не совсем невозможно, потому что в результате утечки водорода может образоваться атмосфера, богатая кислородом.) Если есть CO2, но нет кислорода, то вы не можете выращивать растения, но цианобактерии все еще могут расти, что бактерии, способные к фотосинтезу. Кислород Земли первоначально производился цианобактериями до того, как появились растения. Так что, если у вас хватило терпения, вы могли бы использовать цианобактерии для увеличения количества кислорода, а затем уже после этого выращивать растения. Хотя на это могут уйти миллионы лет.

Вероятно, вам также нужен азот в атмосфере, если в почве уже нет азота. Но азот также очень распространен в атмосферах планет, так что вполне вероятно, что он там будет.

В качестве альтернативы, если атмосфера не подходит для растений или цианобактерий, вы можете вместо этого попытаться построить куполообразные среды обитания, но я пропущу эту возможность, потому что я думаю, что вы больше заинтересованы в том, чтобы растения росли на открытом воздухе.

Тогда возникает вопрос, из чего состоит почва. В атмосфере Марса есть CO2, так что, возможно, цианобактерии могли бы расти там, если бы не было так холодно. Но почва там сильно окисляется, а это значит, что это в основном отбеливатель - вам, вероятно, придется как-то обрабатывать ее, прежде чем у вас будет много шансов что-то вырастить в ней.

Вы упомянули, что почва на вашей планете бедна питательными веществами, что может означать, что на планете нет тектоники плит. На нашей планете питательные вещества, как правило, смываются в море и погребаются в отложениях, но в очень длительных масштабах времени они перерабатываются по мере того, как тектоника плит перемещает массивы суши. Если бы этого не произошло, они бы просто остались там, на дне моря. В этом случае вам придется либо брать с собой питательные вещества, либо заниматься серьезной инженерией, чтобы выкопать их из глубоких океанских отложений.

Тогда есть вопрос воды. Если на планете нет жидкой воды, у вас мало шансов вырастить что-либо в любом масштабе, так что давайте предположим, что она есть. Если у него нет активного круговорота воды, тогда все будет немного сложнее, но, вероятно, он будет, если солнечный свет сможет достичь поверхности.

Наконец, возникает вопрос, есть ли там уже жизнь. Никто не знает, как зародилась жизнь на Земле (хотя существует множество правдоподобных теорий), поэтому мы не знаем, насколько вероятно, что жизнь могла бы возникнуть, если бы условия были подходящими. Но я думаю, что если условия уже идеальны для жизни — есть хорошая почва, вода, свет, питательные вещества и т. д. — то вполне вероятно, что жизнь уже возникла, чтобы заполнить нишу. В этом случае может случиться так, что все, что вы вырастите, будет съедено или вытеснено местной жизнью, или может случиться так, что что-то, что вы введете, станет инвазивным видом, заняв место у местных видов и разрушив местные экосистемы. Химия инопланетной жизни может сильно отличаться от земной. поэтому последствия этого могут быть гораздо более серьезными, чем влияние инвазивных видов на Землю, и они уже могут быть довольно серьезными. Так что, если там уже есть жизнь, мы могли бы решить, что лучше оставить ее в покое и изучить, чем вводить свой собственный вид. (По крайней мере, я надеюсь, что мы это решим.)

Игнорируя аспект инфракрасного излучения в вашем вопросе, вы описываете ситуацию, не слишком отличающуюся от той, что существует во многих частях Австралии.

Чрезвычайная степень выветривания , имевшая место в Австралии на протяжении тысячелетий, привела к выщелачиванию питательных веществ из почв во многих частях Австралии.

Со временем местные растения адаптировались к этой ситуации до такой степени, что они больше не переносят высокие уровни калия и фосфора, элементов, которые необходимы большинству растений в других местах. Кроме того, в некоторых почвах могут отсутствовать другие важные элементы, называемые «микроэлементами», такие как молибден, медь, цинк и бор .

Для восполнения такого дефицита сельскохозяйственные предприятия используют удобрения с добавлением микроэлементов, например суперфосфатное удобрение с азотом, фосфором, калием, серой , кальцием, магнием, медью, цинком и молибденом .

В результате ведения сельского хозяйства на почвах с дефицитом элементов и питательных веществ у некоторых людей нередко возникают дефициты элементов, таких как дефицит меди или цинка, что приводит к проблемам со здоровьем.

Если подобная ситуация произошла где-то в космосе, я ожидаю аналогичной реакции, проведу тесты для выявления дефицита элементов почвы и перед посевом урожая удобрю пораженное пастбище обогащенным элементом удобрением в локальном масштабе - удобряйте только участки, необходимые для сельского хозяйства.

Другим аспектом, касающимся здоровья растений, который часто упускают из виду, является вклад почвенных микробов .

Кроме того, внеземные почвы могут содержать соединения, токсичные для многих форм жизни, например просочившиеся на Марсе .

В целом космические растения , вероятно , будут гидропоникой , поэтому , скорее всего , начальное сельское хозяйство будет вестись в помещении на вертикальных фермах . Возможно, использование механически собранных/обработанных материалов для тщательного расширения установки, но, безусловно, более продуктивный человеческий труд для выращивания высокоурожайных растений в оптимальных условиях, чем более выносливые образцы на открытом воздухе. Если на открытом воздухе действительно безжизненно, в атмосфере не будет кислорода и нарушен круговорот воды, поэтому любые сложные растения, рожденные на Земле, вообще не выживут. вы бы сначала рассмотрели терраформирование (в частности, получение кислорода , и это в значительной степени выходит за рамки исследования космоса и относится к построению мира , учитывая, как мало информации, основанной на фактах, доступно по этой теме.