Освоение Марса

[crazy_terraformer]

Хотя максимум непрерывного спектра солнечного излучения расположен в «зелёной» области 550 нм (где находится и максимум чувствительности глаза), поглощается хлорофиллом преимущественно синий, частично — красный свет из солнечного спектра (чем и обуславливается зелёный цвет отражённого света).

Растения могут использовать и свет с теми длинами волн, которые слабо поглощаются хлорофиллом. Энергию фотонов при этом улавливают другие фотосинтетические пигменты, которые затем передают энергию хлорофиллу. Этим объясняется разнообразие окраски растений (и других фотосинтезирующих организмов) и её зависимость от спектрального состава падающего света.

Однако большинство наземных растений не поглощают в зелёной области, вероятно это результат эволюции.Это результат симбиоза(захвата определённого симбионта или приручения определенного паразита) или эволюции эндосимбионта?
Изначально предок хлоропласта не мог поглощать свет в зеленой области или утерял эту способность?!
Вероятным предком хлоропласта наземных растений являются прохлорофиты - порядок прокариот, обычно относимый к царству бактерий, отличительной особенностью представителей которого является способность к оксигенному фотосинтезу, сходному с таковым у цианобактерий при отличном от цианобактерий составе фотосинтезирующих пигментов.
 

Отличительной особенностью прохлорофитов является пигментный состав клетки: характерные для цианобактерий фикобилины отсутствуют, зато обнаружен хлорофилл b, не свойственный другим прокариотам. Также имеются в незначительном количестве хлорофилл a и каротиноиды. По составу жирных кислот и гликопротеидов близки к цианобактериям.

(кликните для показа/скрытия)

Одноклеточные организмы сферической или продолговатой формы, подвижные или неподвижные. Большую часть цитоплазмы занимают тилакоиды, расположенные концентрически у поверхности клетки и не отграниченные от цитоплазмы какой-либо мембраной. Поверхность тилакоидов гладкая. Клеточная стенка грамотрицательного типа.

Автотрофы. Активно фиксируют оксид углерода (IV) в восстановительном пентозофосфатном цикле, для чего имеют своеобразные ферменты: фосфорибулокиназу и рибулёзобифосфаткарбоксилазу. Последняя содержится в особых органеллах — карбоксисомах, состоящих из 8 субъединиц и сходных, таким образом, с карбоксисомами зелёных водорослей. Запасным питательным веществом является полисахарид, сходный с гликогеном цианобактерий. Некоторые виды способны фиксировать атмосферный азот.

А у красных водорослей, криптофит и цианобактерий (синезелёных водорослей) имеются фикобилипротеины — кислые водорастворимые глобулярные хромопротеины светособирающего комплекса. Их хромофорной группой являются фикобилины -  тетрапиррольные пигменты (билины). Фикобилипротеины входят в состав фикобилисо́м — это светособирающие органеллы для фотосистемы II у цианобактерий, красных водорослей и глаукофитов. Стандартные фикобилисомы отсутствуют у криптофитовых и тех представителей прохлорофитовых, у которых имеются фикобилипротеины. У криптофитовых фикобилипротеины находятся во внутритилакоидном пространстве хлоропластов(бывших красных водорослей).

(кликните для показа/скрытия)

Основная структура
Фикобилисомы — это белковые комплексы (вплоть до 600 полипептидов) полудисковидной или полусферической формы (см. рисунки), прикреплённые к мембранам тилакоидов. Они состоят из большого количества хромофоровых белков — фикоболипротеинов, и объединённых с ними связующими белками. У каждой фикобилисомы есть ядро из аллофикоцианина, из которого выходят наружу стержни состоящие из дисков фикоцианина и (если имеются), фикоэритринов или фикоэритроцианина. Начиная с кончиков стержней пигменты располагаются в такой последовательности: фикоэритрин, затем фикоцианин, а затем следует аллофикоцианиновое ядро. В этом же порядке происходит транспорт энергии света, а далее к хлорофиллу a. Их специфические свойства в основном определяются наличием простерических групп, которые являются линейными тетрапирролами известными как фикобилины, включающие в себя фикоцианобилин, фикоэритробилин, фикоуробилин и фикобиливиолин. На спектральные свойства вышеуказанных фикобилинов серьёзное влияние оказывают окружающие их белки.

Функции

Каждый фикобилин имеет специфические максимумы излучения и поглощения в видимом спектре света. Более того, их строение и свойственная им пространственная организация внутри фикобилисомы делает возможным поглощение и однонаправленную передачу энергии света на хлорофилл а фотосистемы II. Таким образом, клетки могут использовать длину световой волны в промежутке 500—650 нм, которая недоступна для хлорофилла а, и задействовать её в фотосинтезе. Это серьёзное преимущество на большой глубине под водой, где более длинные световые волны передаются хуже и, следовательно, менее доступны для хлорофилла.

Геометрическая форма фикобилисомы очень элегантна, что выражается 95%-ой эффективности передачи энергии

Эволюция и разнообразие

Существует большая вариабельность в основной структуре фикобилисомы. Их форма может быть полукруглой (у цианобактерияй) или полуэлипсоидной (у красных водорослей).

В целом фикобилипротеины претерпели незначительную эволюцию что связано с их высокосложной функции поглощения и передачи световых волн определённой длинны. У некоторых видов цианобактерий, при наличии и фикоцианина, и фикоэритрина, фикобилисома может подвергаться существенной перестройке в зависимости от цветовой характеристики света. В зелёном свете большая часть стержней состоит из красного фикоэритрина, который лучше поглощает зелёный свет. На красном свету, они заменяются на голубой фикоцианин, который лучше поглощает красный свет. Этот обратимый процесс известен как дополнительная хроматическая адаптация.

Неплохо бы подсадить наземным растениям как голосеменным так и цветковым не производящие токсины цианобактерии или одноклеточные красные водоросли в качестве вторых хлоропластов для поглощения электромагнитных волн в диапазоне 500-650 нм. Это поможет производить больше пищи и органического материала на Марсе.

Тем более,что сущеcтвуют:

Цианобионты — это цианобактерии, живущие в симбиозе с эукариотами, в некоторых случаях — внутри клеток эукариот. Цианобионт фиксирует атмосферный азот, а также иногда осуществляет фотосинтез для организма-хозяина. Часто цианобионт передается новому поколению клеток вертикально, например, в случае диатомовых водорослей, лишайников, асцидий, папоротников Азолла и некоторых губок.

И цианеллы.

Цианеллы — пластиды глаукофитовых водорослей. Окрашены в сине-зелёный цвет, так как зелёный хлорофилл а маскируется пигментами фикоцианином и аллофикоцианином, расположенными на поверхности тилакоидов. Особое название используется для них потому, что они обладают уникальным признаком: имеют тонкую клеточную стенку из пептидогликана (муреина) между наружной и внутренней мембраной. По большинству других признаков цианеллы напоминают типичные цианобактерии, хотя содержат сильно редуцированный геном.

Интересны криптофитовые водоросли, особенно их хлоропласты, которые представляют собой эволюционировавшие "прирученные" одноклеточные красные водоросли(эукариоты).
Криптофитовые водоросли

[LonelyWanderer]

Эллада находится ближе к полюсу, чем Долина Маринер, поэтому её стоит накрыть прозрачным куполом на опорах для предотвращения потерь тепла и воды, и превратить в большую теплицу, если не будет специально поддерживаться концентрация суперпарниковых фторидов.

Почему-то все заклеймили Долину Маринёров и впадину Эллада штампами, что это лучшие места для начала колонизации, а лучшие ли?
На Великой Северной Равнине Марса есть целый ряд кратеров, имеющих глубину более 5 километров под среднемарсианской высотой.  3 из этих кратера имеют максимальную глубину свыше 6500 метров (кратеры Ломоносова, Лио и неопознанный севернее Ломоносова) , что уже глубже Маринёров (в основном имеющих глубины до 4-х километров, лишь кое-где превышающие 5 км), и почти столь же глубока, как впадина Эллада (основные площади средней её части на такой же глубине, и лишь в самой глубокой северо-западной части достигают 7500).
Речь пойдёт об одном из 3-х перечисленных кратеров, а точнее о неопознанном (я не смог найти его название). Ниже я представил его изображение и местоположение.
Это самый северный из самых глубоких кратеров Марса, с глубиной до 6500 метров (по гугл-earth).
Он в 2 раза меньше кратеров Ломоносова и Лио, зато самый близкий к северной полярной шапке. Его диаметр по гребню 39 километров. Диаметр самой глубокой части (глубже 6000 метров) - 26 километров. Окружающий кратер ландшафт равнины имеет глубину 4900-5000 метров.

В этом кратере можно было бы налить озеро из воды, взятой из полярной шапки, расположенной неподалёку. И сделать это озеро основным поставщиком продовольствия в виде водных растений.
На этой глубине температура кипения воды будет где-то в районе 5-6 градусов, следовательно, нужно поддерживать температуру воды в районе 3-4 градусов. Всю акваторию накрыть парником для создания парникового эффекта, удержанию тепла и испарений (испаряемость поверхности воды будет очень высокой).
Близкое расположение к северной полярной шапке позволит наполнить этот бассейн, а в дальнейшем постоянно восполнять потери воды. Расстояние до края полярной шапки около 500 километров, следовательно реально проложить трубопровод и качать воду в жидком виде, организовав добычу и плавление льда на краю шапки. Даже не качать, а направлять самотёком - перепад высоты более чем достаточный. Только нужны несколько подогревающих подстанций.
Площадь водоёма составит 530 км², что должно хватить на питание нескольких тысяч человек.

Прогревать же дополнительно воду озера (т.к. это 70-я широта) предполагается с помощью зеркал (на южном склоне северного вала кратера), коллекторов и солнечных батарей (на южном склоне южного вала).

На картинках в центре - предлагаемый неопознанный, но глубокий кратер,  внизу большой и столь же глубокий кратер Ломоносова, вверху полярная шапка.

[crazy_terraformer]

что уже глубже Маринёров (в основном имеющих глубины до 4-х километров, лишь кое-где превышающие 5 км

Интересно, какие вы используете источники?
 А сколько процентов территории Долины Маринер и Эллады имеют поверхности глубиной 7 и больше км? И если можно площадь этих территорий?

[sharp]

Кстати почему до сих пор в Маринер не отправили марсоход? Имхо, это одна из самых интересных областей для исследовании на Марсе.

[crazy_terraformer]

Если искать остатки жизни, то именно там.

[AndrejM]

Цитата: AndrejM от Вчера в 08:23:46
Только при условии что сама станция не более 5 метров.
Как вы это получили?  
КО подсказывает, что в полый шар 100-метрового радиуса можно вместить станцию линейными размерами до 98-99 метров.

Если вы спутник Эхо считаете то может быть. А если МКС непокрытую реголитом то уже не получается. Она не круглая.
В своё время считал и цифры совсем другие получились.
А свой расчёт показать можете с кратким описанием конструкции?

[AndrejM]

Если искать остатки жизни, то именно там.

А при той концентрации солей что там образовались жизнь продержалась бы?
Насколько Я помню на Земле. В высохших низинах чаще всего солончаки.
Пример к востоку от Каспия.
Да и состав солей на Марсе слегка другой.

Озеро в долине это конечно интересно, но чтобы вода с ледника туда самотеком шла нужен нетолько хороший плюс у ледника но и давление около того же ледника. А иначе ледник воду не создаст.
А если поездами воду с ледника возить, то нет смысла атмосферу корректировать. Всеравно все только под крышей будет. И с атмосферой только при аварии смешиваться.

[crazy_terraformer]

Близкое расположение к северной полярной шапке позволит наполнить этот бассейн, а в дальнейшем постоянно восполнять потери воды. Расстояние до края полярной шапки около 500 километров, следовательно реально проложить трубопровод и качать воду в жидком виде, организовав добычу и плавление льда на краю шапки. Даже не качать, а направлять самотёком - перепад высоты более чем достаточный. Только нужны несколько подогревающих подстанций.

Зачем пусть ж/д строят, лёд в вагонетки, тормозить, чтобы сильно не разгонялись, могут с помощью электрогенераторов на осях колёс, заодно и часть энергии на возврат вагонеток полюсам сгенерируют.

[crazy_terraformer]

А если поездами воду с ледника возить, то нет смысла атмосферу корректировать. Всеравно все только под крышей будет. И с атмосферой только при аварии смешиваться.

Зато в низинах можно будет жить без скафандров, а там где нужна крыша, она может быть тоньше из-за того что атмосфера толще, плюс эта атмосфера сможет меньше пропускать метеоритов к поверхности.

[crazy_terraformer]

Если искать остатки жизни, то именно там.

А при той концентрации солей что там образовались жизнь продержалась бы?
Насколько Я помню на Земле. В высохших низинах чаще всего солончаки.
Пример к востоку от Каспия.
Да и состав солей на Марсе слегка другой.

Неизвестны марсианские формы жизни. К тому же экстремофилы могут существовать под слоем соли, если есть вода.

[crazy_terraformer]

Интересная статья про фотосинтез и пигменты.
Цвет растений на других планетах
Нэнси Цзян
«В мире науки» №7, 2008
http://elementy.ru/lib/430636

[sharp]

А при той концентрации солей что там образовались жизнь продержалась бы?

А почему бы и нет? Жизнь, она много где пролезет.

[AndrejM]

Цитата: AndrejM от Вчера в 19:35:14
А если поездами воду с ледника возить, то нет смысла атмосферу корректировать. Всеравно все только под крышей будет. И с атмосферой только при аварии смешиваться.
Зато в низинах можно будет жить без скафандров, а там где нужна крыша, она может быть тоньше из-за того что атмосфера толще, плюс эта атмосфера сможет меньше пропускать метеоритов к поверхности.

Чтобы жить без скафандров (даже легких) -тоесть одна маска.
Температура кипения должна быть много более 30 градусов.
А это совсем не также атмосфера где вода при +1 градус.
Тогда точно проще подождать пока вода самотёком приедет.
Всеравно таять будет.

[AndrejM]

А при той концентрации солей что там образовались жизнь продержалась бы?

А почему бы и нет? Жизнь, она много где пролезет.

Толко если очень быстро заселим то мы об этой жизни так и не узнаем.
А если очень медленно то может и не заселим вообще и тогда тоже скорее всего не узнаем.

[sharp]

А свой расчёт показать можете с кратким описанием конструкции?

А что там расчитывать? Обшивка - обычная полая сфера радиусом 100 метров и толщиной 1 метр. Объем обшивки: 4/3*pi*(100^3-99^3) = 124500 м3.
Внутри обшивки можно делать все что хотите, весь объем какой там есть - ваш. Полный аналог МКС делать не имеет смысла, внутри будут только технические, жилые и лабораторные модули. Что-то будет вынесено за обшивку, из очевидного - стыковочные шлюзы, солнечные батареи (если таковые вообще будут нужны).

Толко если очень быстро заселим то мы об этой жизни так и не узнаем.
А если очень медленно то может и не заселим вообще и тогда тоже скорее всего не узнаем.

Если мы найдем останки внеземной жизни, скорее всего мы их легко отличим от тех, что занесли туда сами.
В общем-то, это единственный способ найти следы жизни на Марсе: осваивать его. Когда-нибудь случайно да наткнемся, в процессе геологической разведки и добычи ресурсов.

[crazy_terraformer]

Цитата: AndrejM от Вчера в 19:35:14
А если поездами воду с ледника возить, то нет смысла атмосферу корректировать. Всеравно все только под крышей будет. И с атмосферой только при аварии смешиваться.
Зато в низинах можно будет жить без скафандров, а там где нужна крыша, она может быть тоньше из-за того что атмосфера толще, плюс эта атмосфера сможет меньше пропускать метеоритов к поверхности.

Чтобы жить без скафандров (даже легких) -тоесть одна маска.
Температура кипения должна быть много более 30 градусов.
А это совсем не также атмосфера где вода при +1 градус.
Тогда точно проще подождать пока вода самотёком приедет.
Всеравно таять будет.

Я предложил 2 варианта:
1) Заселять низины можно, чья глубина от 10 км и ниже, при давлении на 10 км в 0,5 атм=50,6625 кПа.
Температура кипения воды при этом давлении будет где-то  между 81,34-82^oC, а на среднем уровне поверхности (~0,033324 атм=~3,3765673 кПа ) температура кипения будет больше 17,2^oC, но меньше 28,64^oC.
Заселять низины можно, чья глубина от 7 км и ниже, при давлении на 7 км в 0,5 атм=50,6625 кПа.
2) Температура кипения воды при этом давлении будет где-то  между 81,34-82^oC, а на среднем уровне поверхности (~0,17333=~17,562 кПа ) температура кипения будет больше 54^oC, но меньше 59,67^oC.
Не знаю: какая температура будет при повышении давления кислородом и азотом.
В Долинах Маринер будет теплее, так как она находится ближе к экватору.
Но холодно будет всё равно, если не добавлять парниковые и суперпарниковые газы и не строить купола-теплицы.

[crazy_terraformer]

Облом подкрался незаметно. Оказывается барическая ступень зависит от давления и температуры.
Температура меняет плотность воздуха.
Ниже табличка и формулы  для расчёта барических ступеней на Земле.

[Vavanzer]

Но холодно будет всё равно, если не добавлять парниковые и суперпарниковые газы и не строить купола-теплицы.

Максимум что получится в пределах 0.5-1 атм. - это Арктический климат на экваторе, и ледяная пустыня в высоких широтах на полпланеты. Кстать на земле снеговая линия в экваториальной зоне гдет в районе 5000 м начинается, в средних широтах 3.5-4км вродь. А ведь это давление 0.6-0.8 атм. на этих высотах .

Придется давление повышать еще, если  хотим полноценную планету получить. 3-4  атмосферы придется делать. И климат будет более сглаженный, чем даже на Земле.

[noxx77]

НАСА объявило победителей своего конкурса 3-D Printed Habitat Challenge Design Competition.
Конкурс состоял в поиске архитектурных концепций о том, как 3D-печать может быть использована для создания жилья на Красной планете. Абсолютный победитель, Ice House, будет построен с использованием обнаруженной воды на планете.
http://www.infuture.ru/filemanager/nasa-3-d-printed-habitat-challenge-design-competition-winners-3.jpg
Ice House был разработан совместно Team Space Exploration Architecture и Clouds Architecture Office. Разработчики основывались на данных NASA по расположению ледников на Марсе, предложив использовать запасы замерзшей воды в качестве потенциального строительного материала. [/url]

Посмотрел по использованию пайкрита и льдобетона, интересная мысль напрашивается: Если организовать на Марсе производство минволокна, как утеплителя, и армирующего наполнителя, для льда, то собственно корпуса базы можно строить на местном сырье на 90+%.

[Vavanzer]

Вопрос, не затопят ли воды Марса дно Долины Маринер?

Затопит! Надо заранее Марс изучить, досконально, до терраформирования. Те какие-то базы научные временные сделать.

А так, в целом, вообще не понятно, на кой Марс терраформировать.  Жить в Арктическом климате, хоть и при давлении 1 атм, никому такая жизнь не нужна. Это хуже чем в Антарктиде, тк никакого обеспечения с земли не будет соразмерного. Промышленность крайне энергоемка и убыточна, с учетом того что надо кучу оборудования  с Земли везти.  В общем, планета для любителей, энтузиастов,  научников и туристов)))