XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Зацветут ли яблони на Марсе?

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Павлова М.А. 1Шушарина С.А. 1Араблинский Т.Р. 1

---

1МБОУ СОШ №11 им. А.М. Позынича

Слесарева Е.В. 1Ушакова И.В. 1

---

1МБОУ СОШ №11 им. А.М. Позынича

Работа в формате PDF

2.7 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

На душе и легко, и тревожно,

Мы достигли чудесной поры,

Невозможное стало возможным:

Нам открылись иные миры.

И когда буду тихо гордиться,

Что взрослею - уже двадцать пять,

Взяв в полет горсть обычной землицы

Мы отправимся Марс покорять!

Космос – это вселенная, в которой много различных галактик, бесчисленное множество планет, звёзд, комет и других космических тел. Космос – это непредсказуемый, мало освоенный человеком мир, полный загадок и тайн.

Человечество уже давно мечтает о покорении Марса. Но, просто построить летающий аппарат, который сможет доставить людей к красной планете, для этого мало. Необходимо еще создать условия, пригодные для проживания. Поэтому ученые давно занимаются исследованиями, касающимися выращивания продуктов на Марсе.

Цель: выяснить пригодность грунтов схожих с марсианскими для выращивания растений.

Задачи:

- проанализировать мнение исследователей относительно нахождения жизни на Марсе

- имитировать марсианский грунт

- вырастить растения в обычной почве и имитированном марсианском грунте

- выяснить трудности выращивания растений в марсианском грунте.

Актуальность: Человек с давних пор мечтал о встрече с братьями по разуму, и Марс представлялся наиболее вероятной родиной для них из-за близости планеты и из-за её сходства с Землей. На протяжении веков люди рассуждали и рассуждают о возможности жизни на Марсе.

Гипотеза: Возможно, жизнь на Марсе существует.

Объект: Планета Марс.

Предмет: имитированный грунт Марса и обычная почва.

Методы: Для достижения поставленных целей и выполнения задач исследования использовались:

Теоретические:

​ - Анализ собранного материала

​ - Изучение и анализ научно – популярной и художественной литературы

Эмпирические:

-  Проведение ряда опытов на тему: «Выращивание растений на искусственно созданной и обычной почве»

1. Зацветут ли яблони на Марсе?

1.1. Похожая на Землю планета

Человечество уже давно мечтает о покорении Марса. Но, просто построить летающий аппарат, который сможет доставить людей к красной планете, для этого мало. Необходимо еще создать условия, пригодные для проживания. Поэтому ученые давно занимаются исследованиями, касающимися выращивания продуктов на Марсе.

Марс похож на Землю, он имеет твёрдую поверхность, типичную для планет земной группы. По своим размерам Марс примерно вполовину меньше Земли и вдвое больше, чем Луна.

Многие учёные изучают планету Марс. Эта планета такая таинственная и неизведанная, но ведь очень много об этой планете мы уже знаем. Многих людей тянет именно на планету Марс. По одной из версий миллионы лет тому назад жизнь на Землю «привезли» марсиане.

В прошлом году при сборе материала о Марсе, мы обнаружили статьи ученых разных стран об имитации марсианского грунта и выращивании на нем растений. Нас это очень заинтересовало, и мы решили провести эксперимент.

1.2. Поверхность Марса

Поверхность Марса, подобно поверхности Земли, изменялась под действием погодных условий. Сейчас там холодная пустыня, но, если рассмотреть поверхность Марса, можно увидеть, что когда-то там существовали океаны и моря, по поверхности Марса текли реки. Южное полушарие Марса более высокогорное, северную его часть составляют в основном равнины. На поверхности Марса много вулканов, а соответственно и кратеров. Поверхностный слой марсианской почвы содержит 21% кремния, 12,7% железа, 5% магния, 4% кальция, 3% алюминия, 3,1% серы (в 100 раз больше, чем в земных породах). Основная составляющая почвы — кремнезём, содержащий примесь гидратов оксидов железа (до 10%), придающих почве красноватый цвет.

Одним из интереснейших геологических открытий, сделанных по снимкам с космических аппаратов, стали разветвленные извилистые долины длиной в сотни километров, напоминающие высохшие русла земных рек. Это наводит на мысль о более благоприятном климате в прошлом, когда температура и давление могли быть выше и по поверхности Марса текли реки. Правда, расположение долин в южных, сильно кратерированных районах Марса указывает на то, что реки на Марсе были очень давно, вероятно, в первые 0,5 млрд. лет его эволюции. Теперь вода лежит на поверхности в виде льда полярных шапок и, возможно, под поверхностью в виде слоя вечной мерзлоты. Полярные шапки состоят из двух составляющих: сезонной — углекислого газа и вековой — водяного льда. По данным со спутника Mars Express толщина шапок может составлять от 1 м до 3,7 км. Аппарат Mars Odyssey обнаружил на южной полярной шапке Марса действующие гейзеры. Как считают специалисты НАСА, струи углекислого газа с весенним потеплением вырываются вверх на большую высоту, унося с собой пыль и песок.

1.3. Грунт Марса

 Марс является удивительной по своему почвенному составу планетой и поэтому вызывает большой интерес у ученных, занимающихся вопросами изучения пород марсианской поверхности. Поэтому было проведено множество исследований, направленных на выяснение, из чего же состоит грунт Марса.

Марсианский грунт в разных местах имеет разный состав. Основными компонентами являются следующие вещества:

• диоксид кремния (25%) и оксид железа (15%) – соединения, которые придают поверхности Марса оранжевый оттенок;

• соединения натрия, магния, калия, хлора, кальция, алюминия.

Остальные химические элементы представлены в небольшом количестве.
Такой богатый состав грунта Марса позволяет специалистам всерьез рассматривать его в качестве места для будущей колонии.

Основные элементы питания можно разделить на две группы, такие как макроэлементы и микроэлементы. К макроэлементам относятся Азот (N), Калий (K), Кальций (Ca), Фосфор (P), Магний (Mg) и Сера (S). Эти элементы являются основными для питания растений и потребность растительных организмов в них высока.

К микроэлементам относятся – Железо (Fe), Медь (Cu), Бор (B), Цинк (Zn), Марганец (Mn), Молибден (Mo) и Хлор (Cl).

В поверхностном слое почвы Марса содержится 21% кремния, 12,7% железа, 5% магния, 4% кальция, около 3% алюминия, 3,1% серы (это примерно в 100 раз больше, чем в земных породах). В отличии от земной почвы марсианская не содержит особо значимые для растений азот, калий, фосфор, что можно восполнить при первых экспериментах минеральными удобрениями, доставленными с Земли, или начать эксперимент с посева бобовых, которые обогащают почву азотом, постепенно расширяя засеваемые участки.

Элементный состав почв Марса (%)

Если мы посмотрим на химический состав питательных элементов, то увидим, что этот грунт очень даже неплох для использования в сельском хозяйстве, хотя некоторые микроэлементы придется привносить извне, а некоторые вещества даже могут быть токсичными. Негативно может сказываться увеличенное содержания натрия, который для растений вреден. Однако, скорее всего, этот натрий входит в состав минералов, а потому слабо подвижен и не особо усваивается растениями.

Гораздо хуже присутствие перхлоратов в марсианском грунте.

Высокое содержание перхлората вызывает у растений искривление побегов, задержку роста и, соответственно, снижение урожайности. А вот небольшое его содержание (до 0,2%) может даже благотворно сказываться на развитии семян и растений, но в нашем случае мы имеем дело с куда большими концентрациями, фактически отравляющими «почву».

2. Практическая часть

2.1. Эксперимент

Мы провели эксперимент по выращиванию растений и наблюдению за ними в каждом из образцов грунта, приближенных по своим свойствам к марсианской и плодородной почве с Земли.

Нами были соединены элементы, входящие в состав грунта Марса по оценкам ученых. По процентному содержанию рассчитали количество элементов в граммах. Таким образом получили имитированный марсианский грунт. Также взяли обычную садовую плодородную почву.

16.05.2025 мы посадили в горшочки с «марсианским грунтом» и обычной почвой следующие растения: трава для любимых кошек, подсолнечник, горошек сахарный, салат «бутерброд», фасоль спаржевая. Горшочки были помещены в одинаковые условия для проращивания, а именно: встали в ряд на подоконнике с восточной стороны в кабинете. Осуществлялся регулярный полив горшочков. Ежедневно проводились наблюдения и фиксировались изменения.

Наблюдения представлены в таблице.

Наблюдения показали, что первыми всходы появились в плодородной почве: через 4-5 дней на поверхности проросли трава для кошек и горошек, через 8 дней появились ростки подсолнечника.

В имитированном грунте Марса всходы и ростки были значительно хуже, чем в обычной почве. При этом семена салата «Бутерброд» за время эксперимента не появились вовсе ни в одном грунте. К сожалению всходы в марсианском грунте долго прорастали и быстро пропали. После повторной высадки более-менее себя чувствовали ростки травы для кошек и горошка. За время наблюдений мы увидели, что у «марсианского грунта» быстро сохнет верхний слой, а внутри он остается влажным; значит хуже, чем обычная почва пропускает влагу, вода в нем застаивается. А это плохо влияет на растения. Скорее всего, нужны удобрения.

Разумеется, завести на Марс достаточное количество удобрений не получится, во всяком случае, в обозримом будущем. Без удобрений же вряд ли стоит рассчитывать на успех. Даже если растение примется и начнет развиваться, в какой-то момент этот процесс обязательно прекратится. Но, несмотря на это, горошек и траву можно использовать в качестве удобрений для других культур.

2.2. Выводы эксперимента

На этом мы завершили экспериментальную часть нашего исследовательской работы. Четко сформулируем полученные выводы:

1. По своим свойствам марсианские грунты резко отличаются от плодородных земных почв. Состоящие из мелких частиц, напоминающих пыль, они не содержат в себе воздуха. Железный шлак не пропускает воду. Таким образом, марсианские почвы в чистом виде не пригодны для жизни растений.

2. Задача колонизации Марса требует поиска другого вида грунта, который мог бы быть использован в растениеводстве покорителями Красной планеты.

3. Плодородная почва Земли по своим характеристикам и свойствам наилучшим образом подходит для выращивания растений. Всхожесть ростков, наличие в почве воздуха, возможность почвы вбирать в себя влагу делает ее единственно возможным вариантом для использования грунта в марсианских колониях.

4. Доставка плодородного грунта с Земли на сегодняшний день – единственная возможность выращивать растения на Красной планете, чем обеспечивать питание будущим покорителям Марса.

2.3. Исследования ученых

Как сообщают сотрудники Университета штата Айова в журнале PLOS ONE, в реголите может произрастать люцерна. Это растение относится к семейству бобовых и встречается практически во всем мире. В марсианском грунте люцерна способна не только прорастать из семян, но и хорошо развиваться дальше. На земле это растение отлично известно тем, кто занимается сельских хозяйством. Сено из него богато белками и различными микроэлементами, поэтому отлично подходит в качестве корма для домашнего скота.

Разумеется, кормить людей сеном никто не предлагает. Однако биомассу из этого растения можно использовать в качестве удобрения, которое обеспечит грунт органикой. Последняя необходима для более привередливых культур. То есть люцерна позволит сделать из непригодного для сельского хозяйства грунта, достаточно плодородную почву.

Как пишут авторы работы, на симулянте марсианского реголита, удобренного люцерной, им удалось вырастить салат, редис и репу. Исследователи поясняют, что они были выбраны не зря. Эти культуры быстро растут, кроме того не испаряют много воды, то есть позволяют экономить воду, при этом не требуют особого ухода. Соответственно, при обеспечении определенных условий, их можно выращивать в большом количестве. Отходы от этих растений впоследствии также могут использоваться для удобрения почвы.

После того, как сформируется еще более плодородная почва, ученые предлагают начать выращивание злаковых и даже зернобобовых растений. Очевидно, тогда уже придется строить на Марсе мельницы для перемолки зерна.

Ученые, использующие имитированную марсианскую почву для выращивания продуктов питания, сделали удивительное открытие. После неутешительных результатов первого эксперимента, в ходе которого многие растения погибли, команда исследователей из Университета и исследовательского центра Вагенингена в Нидерландах провела второй эксперимент и смогла вырастить десять различных видов сельскохозяйственных культур как в марсианской, так и в лунной почве. Рост был настолько хорошим, что не уступал росту тех же растений в компосте. Эти результаты воодушевляют, поскольку они приближают нас на шаг к конечной цели — выращиванию продуктов питания на Марсе, что является важнейшей частью любого будущего поселения на Марсе.

Заключение

Мы выяснили, что на сегодняшний день Марс является наиболее привлекательным объектом для потенциальной колонизации. Ученые серьезно нацелены на то, чтобы в ближайшее время начать запуск первых колонистов и терраформирование (изменение) планеты.

В долгосрочной перспективе освоение Марса – выгодная идея. Но она не подойдет тем, кто мечтает справиться за десятилетие. Тем более что любая миссия будет рискованная, если не жертвенная. Однако сотни тысяч людей согласны отправиться в поездку в один конец. Да и многие агентства заявляют о своем желании принять участие в колонизации.

Исследование Марса — это увлекательное путешествие в мир загадок и открытий. С каждым новым снимком, с каждой новой порцией данных, полученных с космических аппаратов, мы все больше приближаемся к разгадке тайн красной планеты. И кто знает, какие еще сюрпризы ждут нас на этом пути?

Возможно, наука и техника будущего позволит сделать эту планету пригодной для жизни человека. Возможно, на ней вырастут города, распустятся леса, потекут реки и раскинутся моря и океаны. Сформируется новая, отличная от земной – флора и фауна. Возможно все, а пока: «И на Марсе будут яблони цвести, если грунт земной с собой нам привезти!».

Список использованных источников

1. Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия..CD-ROM. 2006

2. Бронштен В.А. Планеты и их наблюдения. - М.: Наука, 1995

3. Маров М.Я. Планеты солнечной системы. - М.: Наука, 1996

4. Энциклопедия для детей. Т.8. Астрономия.- М.: Аванта +, 2002.-688 с.ил.

https://dzen.ru/a/YJ_sd80XxhHUpKG0?ysclid=m5r3lol8n1589693511

https://pikabu.ru/story/putevoditel_po_marsu_vse_chto_nuzhno_znat_o_krasnoy_planete_lyudyam_ne_imeyushchim_o_ney_nikakogo_predstavleniya_8465958

https://in-space.ru/planeta-mars/

https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/434078/Mars

https://old.bigenc.ru/physics/text/2188212

https://ru.ruwiki.ru/wiki/Марс

https://www.digitaltrends.com/cool-tech/martial-soil-food-crop/ Автор Келли Ходжкинс Опубликовано 2 апреля 2021 года

http://4stor.ru/uchebnik/3651-est-li-zhizn-na-marse.html

http://v-kosmose.com/mars-planeta-solnechnoy-sistemyi/kolonizatsiya/

Приложение

измельчили глину, полевой шпат; смешали все ингредиенты, количество взвесили на весах

готовые грунты разложили по горшочкам

в горшочки посадили семена растений горшочки поставили на подоконник

начали прорастать семена в имитированном хорошо растут горошек, трава и

грунте подсолнечник,

горошек даже зацвел и у него появился стручок

так как ростки в имитированном грунте были очень слабенькие и быстро пропали, а некоторые не проросли, решили прорастить семена

пророщенные семена дали быстро всходы подсолнечник набрал цвет