Освоение Марса

[Rattus]

В Мак-Мердо бывают снегопады

долины практически свободны ото льда и снега на протяжении около 8 млн лет

а на Марсе нет.

https://mignews.com/news/technology/160915_224922_29253.html

Полагаю, если ты фотосинтетик-экстремофил, и ухитряешься расти на морозе в -50, то это все еще не за гранью возможного для биологических организмов.

Нет таких. Температурный минимум нашей активной жизни -18С в солёной морской воде.

Зачем идти туда, где совсем плохо, если можно расти там где совсем хорошо? Ответ очевиден даже для лишайника

Затем, что там где хорошо - уже всё давно заселено голодными и злыми конкурентами и консументами следующих порядков. Так рассуждая никто бы не вышел на сушу начиная с того же самого лишайника, не было бы ни перелётных птиц ни вообще каких-либо экстремофилов.

Вот-вот, нужны именно такие: устойчивые и к этим самым перхлоратам, тяжелым металлам и низким температурам. Верю в микробиологию, научатся и экстремофилов с нужными характеристиками "экстремофильности" выводить. )) Лишь бы энтузиазм был.

Лишь бы биохимия и биофизика это фундаментально позволяли. В чём есть немалые сомнения.

[Maki]

Нет таких. Температурный минимум нашей активной жизни -18С в солёной морской воде.

Долины Маринера - как раз на экваторе, соответственно, днём там должно быть до +20. Да и с атмосферой там чуть лучше, чем в среднем по Марсу. По долинам Мак-Мёрдо данных я не нашёл, а по станции средний максимум отрицательный по всем месяцам, и лишь в отдельные дни с ноября по февраль поднимается до +10. Возможно, по сумме положительных температур, марсианский экватор даже привлекательней антарктиды.
Если это так - робкую надежду на то, что на Марсе будут яблони лишайники цвести, можно пока и оставить.
Впрочем, даже если условия Марса позволят чему-то выживать - роста и размножения это не гарантирует.

Лишь бы биохимия и биофизика это фундаментально позволяли. В чём есть немалые сомнения.

Тут вопрос даже в другом. А зачем? На Земле есть масса экстремальных биоценозов, и изучать их можно до бесконечности. Положим, через несколько десятков миллионов лет, марсианские камни затянут выведенные искусственно лишайники. Прикольно, да. Но не более. 

[LV46]

А зачем?

Зачем строят телескопы и запускают ракеты?

через несколько десятков миллионов лет

Миллиардов лет.

[Кремальера]

Вот-вот, нужны именно такие: устойчивые и к этим самым перхлоратам, тяжелым металлам и низким температурам.

Устойчивость со временем растения приобретут сами.Яблони в открытый грунт ведь никто высаживать поначалу не собирается.А дальше кто знает?Возможно в каком то полузакрытом гроте с зенитными фонарями с помощью "французских стен",или еще каких аккумов тепла, удастся удержать воду в жидком состоянии в течении всего сола.

[Maki]

Зачем строят телескопы и запускают ракеты?

Очевидно, чтобы получить результат сейчас, а не через пару

Миллиардов лет

Предположим, некий авантюрист вложит деньги в конструирование бактерий и лишайников для Марса. Предположим, (это совершенно фантастическое предположение) у него это получится, и он выступит в роли "сеятеля". Но в сухих, холодных и бедных микроэлементами пустынях Марса, эта биосфера будет очень убогой, а её эволюция - очень медленной. 
Так что получится бактериальная колонизация ради бактериальной колонизации. Зачем всё это?

[LV46]

а её эволюция - очень медленной.

Та оно понятно, что про эволюцию на Марсе завезённых микроорганизмов вам уже всё известно.

Предположим, некий авантюрист вложит деньги в конструирование бактерий и лишайников для Марса.

Конечно авантюрист, потому что другие задами поприлипали к табуреткам и вылупившись в экраны компьютеров "моделируют".

[Maki]

Конечно авантюрист, потому что другие задами поприлипали к табуреткам и вылупившись в экраны компьютеров "моделируют".

Если вам видятся только "зады", "табуретки", и "вылупившись" - возможно, вы просто слишком много требуете от учёного сообщества. Наука развивается эволюционным образом, а не по вашему заказу. А в режиме "вынь да положь" работают только шарлатаны.

Та оно понятно, что про эволюцию на Марсе завезённых микроорганизмов вам уже всё известно.

А вам известно что-то такое, что не известно мне?
Рассказывайте. Внимательно слушаю.

[LV46]

А в режиме "вынь да положь" работают только шарлатаны.

Вот именно. Именно шарлатаны моделируют то, о чем ничего или почти ничего не известно и выдают результаты за научные факты. А кто не согласен - авантюрист.

А вам известно что-то такое, что не известно мне?

Да. Мне известно, что об эволюции на Марсе привезённых организмов ничего не известно.

[Rattus]

соответственно, днём там должно быть до +20. Да и с атмосферой там чуть лучше, чем в среднем по Марсу.

Напоминаю, что максимальное атмосферное давление, зафиксированное на Марсе, позволяет существовать жидкой воде только до +5 градусов C. За счёт солей диапазон можно несколько расширить - преимущественно снизу, но несильно: по итогу максимум раза в два - не более.

Устойчивость со временем растения приобретут сами

И коровы. Разумеется - ведь всякий агроном знает, что чтобы корова меньше ела и больше давала молока - её нужно просто меньше кормить и больше доить несколько поколений к ряду. А ещё через сотню поколений они и говорить научатся. Не же зря вся континентальная Антарктида и макушка Эвереста давно зеленые стоят!

Та оно понятно, что про эволюцию на Марсе завезённых микроорганизмов вам уже всё известно.

Не всё: будет очень интересно - какие бактериально-грибковые ассоциации, известные как лишайники там смогут выработать адаптации, если вдруг таки приживутся. Может быть даже что-то из этого пригодилось бы для сельского хозяйства. Земного. Хотя антарктический лишайник, если его подольше порастить на почве с соответствующими загрязнителями, уже сейчас мог бы дать не меньше.
Но что-то не очень вижу сегодняшних энтузазистов марсосеяния с интересом обсуждающих тут аминокислотные последовательности новообретенных лишайниками генов.
А что в открытом грунте Марса нет и не будет никогда расти никакое макроскопическое зелёное растение (в любой модификации) - на это сколько хотите могу сотен баксов поставить.
Так-то.

[AlexAV]

Не всё: будет очень интересно - какие бактериально-грибковые ассоциации, известные как лишайники там смогут выработать адаптации, если вдруг таки приживутся. Может быть даже что-то из этого пригодилось бы для сельского хозяйства. Земного. Хотя антарктический лишайник, если его подольше порастить на почве с соответствующими загрязнителями, уже сейчас мог бы дать не меньше.

Ещё очень интересно как будет построен геохимический цикл углерода при условие наличия жизни на такой планете как Марс, где нет тектоники плит и современные темпы дегазации очень низки. Сожрёт весь СO2 из атмосферы и сдохнет? Или, более интересный вариант, образуется какой-то более-менее замкнутый цикл, возврощающий связанный углерод в атмосферу через работу метаногенов, сульфатредукторов и железобактерий в почве? А если реализуется второй вариант, то какой парциальное давление кислорода в атмосфере он сможет поддерживать?

Тут правда результата придётся ждать долго. Всё же геологического масштаба процессы - требут геологически большого времени.

[AlexAV]

Так что получится бактериальная колонизация ради бактериальной колонизации. Зачем всё это?

Да заратустра знает что в результате будет. Самая чахлая биосфере (но содержащая в себе фотосинтезирующие организмы) будет генерировать такие геохимические потоки вещества, что ни будут полностью доминировать по сравнению со всеми иными, существующими ни такой геологически полудохлой планете как Марс.

Может быть в результате на Марсе просто кончится атмосфера,  т.е. почти совсем, и останется только совсем чахлая из азота и инертных газов. Углерод уйдёт в органические отложение и карбонаты (почвенные кислоты продуцируемые лишайниками будут осуществлять химическое выветривание пород куда эффективнее, чем оно может идти абиотическим путём, а конечным элементом химической эволюции образующихся при этом солей будут карбонаты), а кислород свяжется с почвенным железом. А может, наоборот, цикл по углероду получится достаточно замкнутым, а за счёт накопления в почве пирита (продукта восстановления железа и сульфатов) при незначительном стоке кислорода из атмосферы в сухих и  холодных условиях, у планеты сформируется мощная кислородная атмосфера.

Предсказать это на кончике пера очень сложно, система слишком сложная и содержащая большое количество неочевидных и плохо прогнозируемых связей.

[Кремальера]

Может быть в результате на Марсе просто кончится атмосфера

Ну если бы земные растения удалось бы выращивать в полуоткрытом марсианском грунте в товарных количествах они могли бы пополнять атмосферу углекислым газом и кислородом.Сам их рост мог бы быть вполне самодостаточным(в марсианской почве вполне достаточно питательных элементов),при том что воды они требовали на 2/3 меньше чем на Земле. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4146463/
Единственно что нужно обеспечить ,так это жидкую воду на грядках в течении всего сола,т.е.просто высадить растения в "чисто поле" не получится.,нужны какие-то укрытия вроде французких стен или полугротов,которые удерживали бы испарение воды и аккумулировали бы тепло на ночь,при том что эти укрытия не сильно припятствовали бы попаданию солнечного света днем.

[Андрей Астрофизический]

Может быть в результате на Марсе просто кончится атмосфера,  т.е. почти совсем, и останется только совсем чахлая из азота и инертных газов

А это могло в прошлом произойти?
Допустим, марсианские бактерии, какими бы они там ни были, сожрали в какой-то момент почти весь СО₂, и привели планету к тому состоянию, которое мы сейчас и наблюдаем.

если бы земные растения удалось бы выращивать в полуоткрытом марсианском грунте в товарных количествах они могли бы пополнять атмосферу углекислым газом и кислородом

Какие занятные растения... а из чего они производят и углерод и кислород одновременно? у них термоядерный реактор синтеза в корнях спрятан?

[Maki]

Вот именно. Именно шарлатаны моделируют то, о чем ничего или почти ничего не известно и выдают результаты за научные факты. А кто не согласен - авантюрист.

Шарлатаны - да. А учёные и инженеры строят модели, опираясь на свои знания и объективные законы.
О марсианских условиях нам уже очень многое известно. И на земле таких условий нигде нет. И, следовательно, земная жизнь к ним эволюционно не приспосабливалась.
В этой теме звучат осторожные предположения, что, может быть, какие-то бактерии и лишайники, возможно генномодифицированные, смогут выживать в этих условиях. Но это именно выживание - потому что на Марсе пыльно, холодно, сухо, крайне разрежённая атмосфера, и тупо нечего жрать. Сравните флору тропического леса и долин Мак-Мёрдо - и вы получите примерное представление, какое "биоразнообразие" будет в условиях Марса.

Напоминаю, что максимальное атмосферное давление, зафиксированное на Марсе, позволяет существовать жидкой воде только до +5 градусов C. За счёт солей диапазон можно несколько расширить - преимущественно снизу, но несильно: по итогу максимум раза в два - не более.

Да, весьма полезное напоминание!
Получается, что экваториальные области Марса, как раз таки сухая жаркая пустыня. И условия для жизни надо искать в более, "прохладных" регионах. Как вам Эллада? Давление - в два раза выше среднемарсианского, туманы и иней присутствуют...

Но что-то не очень вижу сегодняшних энтузазистов марсосеяния с интересом обсуждающих тут аминокислотные последовательности новообретенных лишайниками генов.

Вероятно потому, что о таких низких материях у энтузиастов задумываться не принято. Хочется ррраз-и в дамки.
Ваши марсианские лишайники и бактерии, вызывают у них зевоту. У них будут роботы, роботы построят оранжереи, а в оранжереях сами собой выведутся растения, умеющие кушать перхлораты.

[Кремальера]

Какие занятные растения... а из чего они производят и углерод и кислород одновременно?

Естественно речь идет не об одномоментном процессе.Кислород же можно будет подавать ночью по капельным системам полива.

[Андрей Астрофизический]

не об одномоментном процессе

Да какая разница.
Чтобы выхлоп от этих растений был положительным и по кислороду, и по углекислому газу, они должны
производить кислорода больше, чем потребляют, и
производить углекислого газа больше, чем потребляют.
Вот мне и интересно откуда такое...

[Maki]

Да заратустра знает что в результате будет. Самая чахлая биосфере (но содержащая в себе фотосинтезирующие организмы) будет генерировать такие геохимические потоки вещества, что ни будут полностью доминировать по сравнению со всеми иными, существующими ни такой геологически полудохлой планете как Марс.

Доминировать-то они будут. Но будут эти потоки именно чахлыми. И, в том числе, вследствие крайне разрежённой атмосферы, низких температур, и бедной микроэлементами почвы. Не "химический реактор", а слёзы...

Может быть в результате на Марсе просто кончится атмосфера,  т.е. почти совсем, и останется только совсем чахлая из азота и инертных газов. Углерод уйдёт в органические отложение и карбонаты (почвенные кислоты продуцируемые лишайниками будут осуществлять химическое выветривание пород куда эффективнее, чем оно может идти абиотическим путём, а конечным элементом химической эволюции образующихся при этом солей будут карбонаты), а кислород свяжется с почвенным железом. А может, наоборот, цикл по углероду получится достаточно замкнутым, а за счёт накопления в почве пирита (продукта восстановления железа и сульфатов) при незначительном стоке кислорода из атмосферы в сухих и  холодных условиях, у планеты сформируется мощная кислородная атмосфера.

Боюсь, произойдёт первое. Очаги жизни (буде их создадут) будут очень локальными - там, где давление атмосферы повыше, и тепла достаточно. Но связанный углерод (споры лишайников, микроорганизмы) будут постепенно выдуваться в пустынные местности и пропадать. То же будет с отмирающими лишайниками - постепенная ветровая эрозия и потеря углерода. Так что, возможно, марсианская жизнь сможет прозябать миллиарды лет, пока не

Сожрёт весь СO2 из атмосферы и сдохнет

[Проходящий Кот]

Тема незаметно скатилась к теме терраформированмия Марса.
С оранжереями ограниченного объёма уже все вопросы решили?

[Кремальера]

С оранжереями ограниченного объёма уже все вопросы решили?

В защищенном грунте будут произрастать в основном пищевые культуры,а эксперименты на "открытом воздухе" будут поначалу лишь для того чтобы глаз радовался.

[AlexAV]

Ну если бы земные растения удалось бы выращивать в полуоткрытом марсианском грунте в товарных количествах они могли бы пополнять атмосферу углекислым газом и кислородом.

Ну то что растения могут выделять кислород - очевидно. А вот пополнять атмосферу углекислым газом - не получится, просто по закону сохранения массы. Чтобы выделить дополнительный углекислый газ - где-то нужно взять дополнительный углерод. А взять его неоткуда.

На самом деле что я имею в виду следующее. Когда идёт фотосинтез общий процесс можно представить как:

CO2 = [C] + O₂ ([C] я обозначаю не окисленный углерод вне зависимости от формы)

При этом количество углекислого газа уменьшается, а количество кислорода увеличивается. Общий объём углекислого газа существующего в атмосфере и полярных шапках Марса весьма мал, если в геохимической цепочке будет присутствовать только этот процесс - то это приведёт к тому, что достаточно быстро (в геологическом смысле) углекислый газ будет полностью связан в не окисленный углерод и он попросту закончится на планете совсем (поскольку его колличество практически не пополняется за счёт геологических процессов). Более того, если учесть побочные процессы, то при этом даже эквивалентное количество кислорода не накопится. Дело в том, что растения в почве выделяют кислоты, которые способствуют химическому выветриванию минералов. При этом если в почве имеются минералы, содержащие двухвалентное железо (а они на Марсе есть), то это двухвалентное железо будет переходить в растворимую форму, скажем:

Fe₂SiO₄ + 4H+ = SiO₂ + 2H₂O + 2Fe²⁺

А двухвалентное железо в растворимой форме реагирует с кислородом давая лимонит:

4Fe²⁺ + 4H₂O + O₂ = 4FeO(OH) +4H⁺

В итоге суммы этих двух процессов легко может возникнуть ситуация, когда углекислый газ из атмосферы исчезнет, но кислород не появится, а вместо него образуется только ржавчина в почве.

Проблема будет усугубляться тем, что параллельно будет идти процесс реакции генерируемых растениями почвенных кислот с минералами магния и кальция, скажем:

Mg₂SiO₄ + 4HCarb = 2Mg(Carb)₂ + SiO₂ + 2H₂O

(Carb - я обозначил анион любой карбоновой кислоты). Через цепочку биохимических превращений Mg(Carb)2 будет превращаться в карбонат магния (MgCO₃), который является геохимическим тупиком. Итогом этого процесса также будет изъятие углекислого газа из атмосферы без эквивалентного выделения кислорода.

Это плохой случай, т.е. когда геохимический цикл углерода не замкнут. Итог этого процесса неизбежно будет то, что Марс останется без атмосферы вообще (ну точнее только с очень разреженной атмосферой из азота и аргона). Такое вот “антитерраформирование” Марса.

Картина может стать куда лучше, если будут идти дополнительные процессы, связанные с анаэробным разложением образующейся органики. Тут могут помочь метаногены:

[C] + H₂O = CH₄ + CO₂

Метан будет эффективно доставлять водород в верхние слои марсианской атмосферы, где он будет разрушаться, а часть высвобождающегося при этом водорода диссипировать в космос:

CH₄ + O₂ = CO₂ (остаётся в атмосфере) + H(уходит в межпланетное пространство)

Геохимическим итогом этого процесса будет чистое накопление кислорода в атмосфере за счёт расхода воды.

Или совместная деятельность железобактерий и сульфаредукторов, которые при наличие трёхвалентного железа и сульфатов в итоге дают пирит:

FeOOH + SO₄^2- + [C] = FeS₂ + H₂O + CO₂

В этом случае геохимическим итогом будет чистое накопление кислорода в атмосфере за счёт расхода почвенных сульфатов.

Не очень понятно как биологическим путём углерод может возвращаться из почвенных карбонатов. На Земле есть водные растения, которые могут усваивать углерод из карбонат- и гидрокарбонат- иона, а не молекулярного углекислого газа. Но есть ли такие сухопутные растения, которые могут брать углерод не из атмосферы, а из почвенных карбонатов - не знаю. Может быть лишайники на это способный, не уверен. Высшие растения - точно нет.

Как этот цикл будет выглядеть в реальности и вообще будет ли какой-то цикл, а не однонаправленное захоронение углерода в форме карбонатов и гуминового вещества - большой вопрос. Точно также будет ли с учётом участия в химических процессах почвенного железа вообще какое-то накопление кислорода (или только образование по сути ржавчины в почве). Это очень сложно прогнозировать.