73

Ответ на пост «Может ли человечество на текущем уровне развития технологий отправить жизнь на другие планеты?  Отвечает биолог»

В 60-70-е годы в Красноярске по заказу Сергея Королёва создали прообраз космической станции, в которой люди могли месяцами жить без поступления снаружи воды, воздуха или пищи. Результат этого проекта до сих пор не повторен ни одним научным коллективом мира.

Как всё происходило? В красноярском Академгородке построили герметичный бункер, в котором поселились участники эксперимента. С собой было можно взять совсем небольшой запас воды, кислорода и пищи. Дальше всё должно было производиться и очищаться самой системой. По сути, это фактически поселение на Луне или Марсе.

Красноярские ученые в бункере дышали кислородом, который выделяли растущие в нем растения. Вода тоже очищалась внутри системы. Даже рацион «бионавтов» в значительной мере состоял из растительной пищи, которая росла в БИОСе. Эксперименты в БИОСе были более чем успешными: люди действительно смогли жить и работать в таких условиях, причем безо всякого вреда здоровью.


Родоначальниками проекта БИОС стали «отец» космонавтики Сергей Королёв и Леонид Киренский, создатель и директор Института физики в Красноярске. Они встретились и познакомились как депутаты Верховного Совета СССР. В 1961 году по заданию Королёва в Красноярске начались работы по созданию замкнутой системы жизнеобеспечения для перспективных лунных и планетных баз. Первая экспериментальная установка (БИОС-1) появилась в 1964 году — производимого в ней водорослями кислорода было достаточно для одного человека. Затем ученые смогли увеличить время пребывания в замкнутом объеме с 12 часов до 30 суток. Позднее был замкнут и водообмен, что позволило провести 45-суточный опыт.

В 1966 году были начаты эксперименты в системе «человек — микроводоросли — высшие растения» на установке БИОС-2. В ней уже выращивали овощи и пшеницу как источник пищи и средство регенерации атмосферы. К 1968 году состоялись эксперименты с экипажем из двух человек продолжительностью 30 и 73 суток, а также 90-суточный эксперимент, был достигнут 85 % уровень замкнутости системы. Эксперименты на БИОС-2 продолжались до 1970 года.


К 1973 году в подвале корпуса отделения биофизики в Академгородке построили автономную экосистему БИОС-3, имитирующую внеземное поселение людей, в которой полностью восстанавливаются использованные ими воздух, вода и, частично, пища. Она представляла собой герметичное помещение со стенами из металла площадью около 140 кв. метров и высотой 2,5 метра. Бункер был разделен на четыре равных по площади отсека: один жилой и три с растениями и водорослями. Установка стоила около 1 млн советских еще рублей (~200 млн рублей в сравнимых ценах 2015 года) и была рассчитана на пребывание в течение года до шести испытуемых.



В комплексе БИОС-3 провели три длительных эксперимента с экипажами численностью два и три человека. Ученым удалось достичь полного замыкания системы по воздуху и воде, при воспроизводстве пищи до 80 % от потребностей экипажа. В оранжереях при искусственном освещении выращивались пшеница, соя, салат, морковь, редис, свекла, картофель, огурцы, щавель, капуста, укроп, лук специально выведенных сортов. Продукты животного происхождения применялись в виде консервов.


Самый длительный и известный эксперимент занял 180 суток — с 24 декабря 1972 года по 22 июня 1973 года. Удалось достичь полного замыкания системы по кислороду и углекислому газу и почти полного (95 %) по воде. Экипаж получал 100 % необходимой растительной пищи (огурцы, редис, лук), выращенной в БИОСе.

Фитотронный зал: в бункере растет настоящая пшеница.


Зимой 1976-1977 гг. прошел четырехмесячный эксперимент, в ноябре 1983 г. — апреле 1984 г. состоялся последний, пятимесячный эксперимент. В конце 1980-х годов финансирование проекта практически прекратилось и БИОС законсервировали.


https://newslab.ru/photo/679092

Показать полностью
66

Может ли человечество на текущем уровне развития технологий отправить жизнь на другие планеты?  Отвечает биолог

Земная биологияКогда речь заходит о заселении других планет, то обычно люди представляют огромные космические корабли, которые подобно библейскому ковчегу разом переносят всю флору и фауну с Земли на заранее подготовленную для переселения планету.

Может ли человечество на текущем уровне развития технологий отправить жизнь на другие планеты?  Отвечает биолог Научпоп, Наука, Биология, Эволюция, Исследования, Космос, Видео, YouTube, Длиннопост

Однако такое возможно разве что в научно-фантастических фильмах. В реальности земная биология устроена намного сложнее. Она не может существовать в отрыве от планетарной экосистемы.


Для нормальной жизни организмам помимо физических факторов (свет, вода, давление, температура) нужен также большой набор биотических факторов (цепи питания, местообитание, биом, конкуренция с другими видами, генетическое разнообразие и т.д.).

Может ли человечество на текущем уровне развития технологий отправить жизнь на другие планеты?  Отвечает биолог Научпоп, Наука, Биология, Эволюция, Исследования, Космос, Видео, YouTube, Длиннопост

Роль некоторых организмов (особенно бактерий) и их вклад в существование экосистем до сих пор остаётся туманным. Однако очевидно, что отсутствие даже одного элемента может быстро привести к нарушению баланса и гибели всех остальных организмов.

Проект "Биосфера - 2"

Отличной демонстрацией этого стал проект “Биосфера – 2”. В ходе эксперимента в лабораторных условиях была создана замкнутая экосистема, в которую были помещены восемь человек и более 3000 видов видов растений и животных. Предполагалось, что комплекс будет функционировать автономно, так как учёными были созданы все условия для нормального круговорота веществ.

Может ли человечество на текущем уровне развития технологий отправить жизнь на другие планеты?  Отвечает биолог Научпоп, Наука, Биология, Эволюция, Исследования, Космос, Видео, YouTube, Длиннопост

Солнечного света должно было хватить для достаточного воспроизводства кислорода растениями посредством фотосинтеза, черви и микроорганизмы должны были обеспечить переработку отходов, насекомые — опылять растения и т. д.


Спустя несколько недель жизнь людей, живших натуральным хозяйством, нарушилась. Микроорганизмы и насекомые стали размножаться в неожиданно больших количествах, вызывая непредвиденное потребление кислорода и уничтожение сельскохозяйственных культур.


Обитатели проекта стали терять в весе и задыхаться. Учёным пришлось пойти на нарушение условий эксперимента и начать поставку внутрь кислорода из вне, а потом и вовсе признать неудачу и прекратить эксперимент.

И это только биологический аспект, а ведь есть ещё и физические ограничения. Доставить такую огромную замкнутую экосистему на другую планету, находящуюся в нескольких световых годах от Земли без повреждений, на данный момент невозможно. Нужны гигантские двигатели, огромные запасы топлива, также непонятно как решать проблему с космической радиацией и невесомостью.

Археи

Но неужели прямо сейчас ничего нельзя сделать, и мы можем только надеется на невероятный технический прорыв в будущем? Не совсем, всё-таки на Земле есть организмы, которым под силу пережить подобное путешествие и выжить на другой планете даже без связи с земной экосистемой.

Может ли человечество на текущем уровне развития технологий отправить жизнь на другие планеты?  Отвечает биолог Научпоп, Наука, Биология, Эволюция, Исследования, Космос, Видео, YouTube, Длиннопост

Речь идёт об Археях (архебактериях, древних бактериях). Эта удивительная группа микроорганизмов является хемоавтотрофами. Если переводить на человеческий язык, то они способны получать энергию за счёт разрушения химических соединений. Для жизни им не нужны другие организмы и даже солнечный свет.


Некоторые виды архей живут в местах где любая другая жизнь просто невозможна: на дне океанов, вблизи серных океанических курильщиков и водоёмах с очень солёной водой.

Может ли человечество на текущем уровне развития технологий отправить жизнь на другие планеты?  Отвечает биолог Научпоп, Наука, Биология, Эволюция, Исследования, Космос, Видео, YouTube, Длиннопост

Также археи имеют очень прочную клеточную стенку, структура которой сильно отличается от аналогичной у бактерий. Она прочнее и позволяет лучше переносить экстремальные перепады температур (до +120 градусов) и давления.


Но и это ещё не всё. Когда условия среды становятся невыносимыми даже для архей, они могут впадать в анабиоз, переходя в форму цисты. В этом состоянии их обмен веществ практически останавливается, они перестают двигаться, а вокруг и без того прочной клеточной стенки образуется ещё одна прочная белковая оболочка. В замороженном состоянии такие цисты могут сохранять жизнеспособность многие сотни, если не тысячи лет.

Семена жизни

Даже не текущем уровне технического прогресса человечество вполне может отправить замороженные образцы архей к другим планетам с помощью зондов или выстрелить в их сторону специально сконструированными капсулами.

Может ли человечество на текущем уровне развития технологий отправить жизнь на другие планеты?  Отвечает биолог Научпоп, Наука, Биология, Эволюция, Исследования, Космос, Видео, YouTube, Длиннопост

Конечно имеется огромное количество нюансов. Зонд может промахнутся, сгореть в атмосфере или упасть в пустыню. Археи могут потерять жизнеспособность из-за старости или космической радиации. Однако шанс на успех всё-таки имеется, и он всё равно на несколько порядков выше, чем шанс самозарождения жизни в первобытном бульоне.

Что дальше?Давайте представим самый благоприятный сценарий. Зонд с замороженными цистами архей приземлился в океан на какой-нибудь экзопланете земного типа. Что будет дальше?

Во-первых, придётся подождать значительное количество времени, пока герметичность отсека с археями не будет нарушена коррозией.


Далее археи пробудятся ото сна и начнут поиск тех химических соединений, которыми они питались на земле (сульфаты, азотная кислоты, аммиак и т.д.). Если всё пройдет успешно, то археи, не встречая конкуренции быстро расселятся по всей территории нового океана.

Может ли человечество на текущем уровне развития технологий отправить жизнь на другие планеты?  Отвечает биолог Научпоп, Наука, Биология, Эволюция, Исследования, Космос, Видео, YouTube, Длиннопост

Такое расселение и рост численности запустит эволюционные процессы, подобные тем, что происходили на древней Земле. Вполне возможно, что со временем появятся первые многоклеточные организмы и также произойдёт разделение на царства животных, растений и грибов.

Может ли человечество на текущем уровне развития технологий отправить жизнь на другие планеты?  Отвечает биолог Научпоп, Наука, Биология, Эволюция, Исследования, Космос, Видео, YouTube, Длиннопост

Конечно не стоит ожидать полного повторения земного сценария, всё-таки каждая планета уникальна. Это будут совсем другие жизненные формы и виды, но всё-таки это будет та самая земная жизнь, построенная на ДНК.

Символ

Данный проект не несет практической целесообразности, поскольку вероятность успеха очень мала, а плоды успешного результата можно будет увидеть только через сотни тысяч, если не миллионы лет.

Может ли человечество на текущем уровне развития технологий отправить жизнь на другие планеты?  Отвечает биолог Научпоп, Наука, Биология, Эволюция, Исследования, Космос, Видео, YouTube, Длиннопост

Однако он может выступить в качестве символа. Стать надеждой человечества на случай, если мы потерпим поражение и жизнь на Земле по той или иной причине будет уничтожена.

Дзен: https://dzen.ru/mysli_biologa
Ютуб: https://www.youtube.com/channel/UCtyKpjPbnafl3DfEukbxbcw
ВКонтакте:https://vk.com/mysli_biologa
Тик-Ток: https://www.tiktok.com/@super_biolog
Показать полностью 8 1
Отличная работа, все прочитано!