rolnictwo kosmiczne
Rośliny rosną po raz pierwszy w „Monderde”

12 maja 2022, godz. 19:00

Kolonizacja kosmosu to marzenie wielu ludzi. Ale jest wiele przeszkód, takich jak uzupełnianie żywności. Jedno możliwe rozwiązanie: rolnictwo na Księżycu. Naukowcy pokazują teraz, że rośliny rzeczywiście rozwijają się w glebie księżycowej – choć z pewnymi ograniczeniami.

To badanie może zapisać się w historii podróży kosmicznych: po raz pierwszy naukowcy wyhodowali rośliny na prawdziwym księżycowym podłożu, które astronauci przywieźli z towarzysza Ziemi. Wykorzystali to, aby sprawdzić, czy kultywacja na kulach będzie możliwa w przyszłości. Zespół z Uniwersytetu Florydy w Gainesville donosi w czasopiśmie, że rośliny w zasadzie można uprawiać w Monderdi. Biologia komunikacji. Jednak ich wzrost zatrzymał się i rośliny wykazują silne oznaki stresu.

Dla Ursa Molla z Instytutu Badań Układu Słonecznego im. Maxa Plancka w Getyndze badanie zawiera „niewątpliwie interesujące obserwacje”. Jednak wciąż pozostaje wiele pytań bez odpowiedzi, mówi ekspert księżycowy, który nie był zaangażowany w badanie.

Rosnące rośliny na Księżycu będą szczególnie interesujące dla programu Artemis NASA: amerykańska agencja kosmiczna chce sprowadzić ludzi z powrotem na Księżyc po raz pierwszy od misji Apollo 17 w 1972 roku i założyć tam bazę – jeśli to możliwe do końca dekady. W tym projekcie rośliny mogą nie tylko uprościć dietę załogi, ale także produkować np. tlen. „Chcesz zamkniętego cyklu, w którym wszystko jest poddawane recyklingowi”, wyjaśnia Mole, odnosząc się między innymi do dwutlenku węgla emitowanego przez ludzi. „Rośliny będą odgrywać ważną rolę w tym cyklu”.

Użyj księżyca jako osi.

„Artemis wymaga lepszego zrozumienia, jak rośliny rosną w kosmosie” – wyjaśnia współautor Rob Ferrell. „W przyszłości na większe misje kosmiczne moglibyśmy użyć księżyca jako centrum lub wyrzutni. Dlatego sensowne jest wykorzystanie już istniejącej gleby do uprawy roślin”.

Naukowcy badają teraz, czy jest to możliwe w przypadku materiałów sypkich na Księżycu. Ten tak zwany regolit powstał w wyniku intensywnego bombardowania Księżyca przez meteoryty. W ciągu milionów lat uderzenia roztrzaskały i zmiażdżyły skały w rodzaj piasku, który czasami pokrywa powierzchnię satelity Ziemi o wysokości kilku metrów. Zasadnicza różnica w glebach lądowych: „Na Ziemi gleby są biologicznie dotknięte”, mówi Mole, odnosząc się do roślin, zwierząt i mikroorganizmów. „Tego brakuje na Księżycu”.

Do badań zespół miał tylko około 12 gramów materiału księżycowego, który Apollo 11, 12 i 17 przywiózł na Ziemię z miejsc lądowania. Materiał przesiano do granulek o wielkości poniżej jednego milimetra, zaopatrzono w wełnę mineralną i wodny roztwór pożywki i umieszczono w małych pojemnikach po 0,9 grama każdy. Następnie naukowcy włożyli nasiona rzeżuchy ogrodowej (Arabidopsis thaliana). Roślina ta, również szeroko rozpowszechniona w Niemczech, jest wykorzystywana w biologii jako żywy model, po części dlatego, że zsekwencjonowano jej cały genom.

Rośliny rosły wolniej

Najpierw wykiełkowało wszystkie dwanaście nasion. „Nie spodziewaliśmy się tego”, mówi główna autorka Anna Lisa Ball. „To pokazało nam, że księżycowa gleba nie zakłóca hormonów i sygnałów, które wchodzą w kiełkowanie roślin”. Wkrótce jednak pojawiły się problemy, które nie występowały w przypadku roślin kontrolnych w podłożu lądowym przypominającym substancję księżycową: rośliny rosły wolniej, pozostawały mniejsze, zmieniały kolor i ogólnie były bardzo zróżnicowane.

Naukowcy interpretują to wszystko jako oznakę stresu. Dalsza analiza wykazała, że ​​aktywność genów była podobna do aktywności roślin narażonych na niekorzystne czynniki, takie jak sól, minerały czy stres oksydacyjny. „Na tej podstawie wnioskujemy, że rośliny rozpoznały warunki księżycowej gleby jako stresujące” – mówi Ball.

Jednak zespół odnotował zauważalne różnice między różnymi podłożami księżycowymi: rośliny najgorzej rozwijały się w materiałach, które Apollo 11 przyniósł na Ziemię. W przeciwieństwie do miejsc Apollo 12 i Apollo 17, regolit księżycowy w tym miejscu lądowania jest starszy i dlatego przez dłuższy czas był wystawiony na działanie promieni kosmicznych i wiatru słonecznego. Te naładowane cząstki stale przepływają przez materię księżycową i wzbogacają ją w szczególności w jony wodoru i helu.

Nie jest to dobre środowisko do wzrostu

Ogólnie rzecz biorąc, według grupy badawczej rośliny z pewnością mogą rosnąć na „glebie księżycowej”, ale w zasadzie nie jest to dobre środowisko do uprawy. „Dane wskazują, że starszy regolit zapewnia niższy substrat do wzrostu roślin niż młodszy regolit” – napisał zespół. Rośliny lepiej kwitły dzięki materiałom przywiezionym przez Apollo 17.

Moll twierdzi, że badanie pozostawia wiele pytań bez odpowiedzi. W szczególności pozostaje niejasne, które składniki substancji księżycowej były odpowiedzialne za problemy dotykające rośliny. „Istnieje wiele czynników, które mogą odegrać pewną rolę”. Sami autorzy również zwracają uwagę na te słabości: zanim regolit księżycowy będzie mógł zostać wykorzystany jako lokalny zasób do uprawy roślin, materiał ten musi zostać lepiej scharakteryzowany i zoptymalizowany.