Можно ли спроектировать растение для жизни в вакууме?

Об этом есть статья в Orion's Arm , в которой перечислены различные проблемы, с которыми сталкиваются растения в вакууме, и способы их гипотетического решения. Он не является исчерпывающим, и я добавил несколько собственных комментариев:

• Экстремальные температуры, как горячие, так и холодные. Их можно решить с помощью переменного альбедо (растение способно изменять свою отражательную способность, чтобы отражать больше света в течение дня), высокой тепловой массы (более крупное растение нагревается и остывает медленнее), геотермального теплообмена (надземные части растений). растения поддерживают постоянную температуру за счет циркулирующего сока из подземных частей, поскольку температура под землей более стабильна) и морозостойкости (растение может пережить замерзание в холодную ночь и оттаять утром).
• Отсутствие жидкой воды; вода даже не может существовать в виде жидкости в вакууме , но вода необходима для растений. Вода должна быть обеспечена в устойчивых к вакууму формах, таких как гидратированные минералы ( некоторые реальные растения могут использовать воду из минералов ) или лед под изолирующим слоем почвы.
• Нет поглощения CO2 или O2 из атмосферы, так как атмосферы нет. Растениям нужен CO2 для фотосинтеза, а также им нужен O2 для дыхания . Статья Orion's Arm не дает никаких решений для этого. Предположительно, растение в вакууме должно было бы каким-то образом получать эти вещества из почвы, в которой оно выросло. Еще одним следствием этого является то, что растениям больше не нужны устьица , поскольку устьица используются для газообмена с атмосферой.
• Нет ветра или животных, которые могли бы способствовать опылению и распространению семян. Без них растениям пришлось бы использовать газообразные или механические методы для распространения пыльцы и семян или вегетативного размножения (например, путем выпуска побегов).
• Повышенное излучение, поскольку нет озонового слоя, останавливающего УФ-излучение, и нет атмосферы или магнитосферы, останавливающих излучение частиц. В статье об этом не упоминается, но вакуумному растению потребуется высокая радиостойкость , чтобы выжить, расти и воспроизводиться.

Из этого следует сделать вывод, что большая часть биомассы вакуумной установки, вероятно, будет находиться под землей, где она относительно безопасна от этих проблем. Единственными надземными частями будут листья и, возможно, репродуктивные органы.

Растениям, осуществляющим фотосинтез , для роста требуется углекислый газ . Метаболизм растений превращает CO2 в углерод и кислород посредством фотосинтеза. Углерод является основным элементом, из которого состоит растение. Без углекислого газа растение не может расти.

Тем не менее, вы можете выращивать грибы в вакууме. Грибы не осуществляют фотосинтез. Вместо этого они поглощают органические соединения, которые являются или были частью других растений или животных. Это означает, что технически им не нужна атмосфера. Но вам придется обеспечить источник питательных веществ. К счастью, грибы удивительно универсальны. Согласно Википедии:

Грибы развили высокую степень метаболической универсальности, которая позволяет им использовать для роста широкий спектр органических субстратов, включая простые соединения, такие как нитраты, аммиак, ацетат или этанол.

Многие из этих простых соединений были обнаружены в туманности, поэтому найти их естественный источник в космосе не так уж и сложно.

Я не биолог, но сомневаюсь, что вы найдете на Земле виды грибов, которые хорошо растут в вакууме, потому что их клетки эволюционировали так, чтобы быть стабильными в пределах 100 кПа атмосферного давления. Но вы могли бы создать его с помощью генной инженерии или, когда у вас есть время, путем искусственного отбора (создавайте культуры, снижайте давление, пока большинство из них не погибнет, подождите, пока они не вырастут, еще больше понизьте давление).

1.: Вам нужна вода - Забавный факт. Первые «растения» на Земле зародились в атмосфере без кислорода. Но без воды (лунной почвы) у вас не получится даже самый умный дизайн.

2.: Нужны минералы - С микробами можно уйти, но растению нужно чем-то питаться. Вот как мы выращиваем большинство овощей для массового производства: Гидропонная посадка в воду, обогащенную всеми минералами, в которых нуждаются растения. Итак, опять же, только воды недостаточно. Вода с минералами может быть полезной, но:

3.: Вам нужна стабильная среда. Хотя можно было бы избежать нагрузок за счет продуманного дизайна ДНК такого растения, тем не менее, на Земле диапазон температур от -80 до +50 градусов по Цельсию. Я считаю, что на поверхности Луны вы можете пройти более экстремальные расстояния.

Короче говоря: это инженерная проблема:

Вам нужно растение такой конструкции, которое сохраняло бы свою микроатмосферу (сфероподобная конструкция, где растение дышит внутри такой сферы)

Вам нужно растение, способное выдерживать экстремальные температуры в обоих направлениях. В основном таежный лес вперемешку с пустынным кактусом.

И, в качестве бонуса, такое растение должно выживать при минимальном количестве воды (больше кактусового дизайна, чем сибирской таежной древесины).

В научно-фантастической установке действительно развитой ДНК-инженерии, я думаю, вы могли бы передать эту идею. Но на самом деле, я думаю, вы бы разбились при экстремальных настройках среды.

Растение вроде бамбука? Однако очень маловероятно, что если мы станем маленькими, вы сможете это осуществить. Лишайник и мох вполне могут быть приспособлены для этого. Я знаю, что лишайник — это не «растение», но водоросли производят хлорофилл.

У существ, которые прилегают к земле, больше шансов выжить, просто посмотрите, можно ли найти лишайник здесь, на земле, они могут жить в некоторых очень негостеприимных местах. Они могли бы удерживать небольшую атмосферу и разрушать камни и другие минералы, и они могли бы входить в стазис каждый раз, когда луна отворачивается от солнца.

Так что я ожидаю, что мы начнем с игры с лишайниками, затем, возможно, перейдем к мхам и пойдем дальше.

Я бы представил себе это «растение» как ствол баобаба. Любые ветки будут очень короткими и могут даже не существовать. Его внешний вид может быть больше похож по форме на кактус сагуаро, чем на дерево. Любые листья (иголки?) будут скорее фотогальваническими солнечными батареями, чем основанными на хлорофилле. Внутренняя часть ствола (водонепроницаемая, воздухонепроницаемая, вакуумонепроницаемая) будет заполнена водой, минералами и газами, которые дерево будет потреблять, чтобы жить и расти.

Я бы предположил, что целью такого растения будет использование специальных корней для медленной переработки грязи и камней в пригодные для использования материалы. Потребовались бы пополнения запасов, чтобы пополнить его запасы и собрать все полезное, что он произвел.

вы можете создать у растения несколько воздушных мешочков, содержащих кислород, для некоторого аэробного дыхания и немного СО2, что касается фотосинтеза, вы можете изменить его так, чтобы ему требовалось такое же количество О2, как и СО2, эти мешочки могут быть во всех листьях, какие-то специализированные листья, непосредственно вокруг ствола растения, или другие, но растению все равно нужны какие-то минералы, даже если бы оно могло получать их, как эпифаты, из воздуха, в котором гораздо меньше питательных веществ, чем в почве, в вакууме питательных веществ нет , но на Луне, я думаю, вы могли бы найти их (также возможно повторное использование этих питательных веществ)

редактировать: пожалуйста, посмотрите на мой комментарий, он тоже дает хорошую информацию