Forskere skaber historie ved at dyrke planter i jord fra månen

Nu ved vi med sikkerhed, månens regolit (alias månejord) er i stand til at dyrke grønt. Men planter dyrket i yngre månejord er mindre stressede end planter dyrket i mere moden jord.

Resultaterne, som blev offentliggjort 12. maj i tidsskriftet Communications Biology, er kritiske skridt til at forstå, hvordan fremtidige langtidsbeboere på månen kan være i stand til at producere deres egen mad og ilt gennem månens landbrug. Disse eksperimenter er de første forsøg på at dyrke planter i faktisk måneregolith frem for jordsimulator.

"Det er virkelig gode nyheder, at planter kan vokse i månens jord," sagde studiets medforfatter Robert Ferl, en rumbiolog ved University of Florida, under en pressebriefing den 11. maj. Udfordringerne, som planterne oplevede, viser, at "der er noget meget interessant biologi, månebiologi, månebiologi, månebiologisk kemi, som endnu mangler at blive lært. Men bundlinjen er, at indtil det rent faktisk var gjort, vidste ingen, om planter, især planterødder, ville være i stand til at interagere med en meget skarp, meget antagonistisk jord, som måneregolitten præsenterer."

1. Måneoverfladen er stressende
2. Lunar-websteder har nøgleforskelle
3. Vælg dine ressourcer med omhu

Måneoverfladen er stressende

Forskerne såede karse (Arabidopsis thaliana ) frø i små mængder af regolit bevaret fra Apollo 11, Apollo 12 og Apollo 17 landingssteder, samt i månejordsimulator. Arabidopsis planter, som er beslægtet med sennep, blomkål, broccoli, grønkål og majroer, er blevet dyrket i en lang række forskellige jorde og miljøer, herunder i rummet.

"Det er spiseligt, men det er ikke specielt velsmagende," sagde hovedforfatter og plantebiolog Anna-Lisa Paul. "Vi lærer meget, der kan omsættes til afgrødeplanter ved at se på Arabidopsis ."

Desuden Arabidopsis planter er små og har en vækstcyklus på omkring en måned, hvilket er ideelt, når man forsøger at dyrke dem i omkring en teskefuld måneregolith.

Forskerne fandt ud af, at alle tre månejorde var i stand til at dyrke planter, men med en vis vanskelighed. Sammenlignet med kontrolprøverne dyrket i månesimulerende jord havde planter dyrket i faktisk måneregolith mere forkrøblede rodsystemer, langsommere vækst og mindre omfattende bladkroner og udviste også stressreaktioner som dybere grøn eller lilla bladpigmentering.

Lunar-websteder har nøgleforskelle

Selvom alle planterne dyrket i månejord var stressede, var nogle mere stressede end andre. Planterne dyrket i Apollo 11 regolitten var de mest stressede, og planterne i Apollo 17 regolitten var de mindst stressede.

Selvom Apollo 11, Apollo 12 og Apollo 17 alle landede i basaltiske hoppeområder på månen, udviste stederne nogle vigtige forskelle. Regolith på Apollo 11-stedet anses for at være den mest modne jord af de tre. Stedet har været udsat for månens overflade længst, hvilket har fået dens jord til at blive forvitret af solvinden, kosmiske stråler og mikrometeoritnedslag. Disse modningsprocesser kan ændre regolittens kemi, granularitet og glasindhold. De to andre steder er også blevet "modnet" af disse processer, men i mindre grad, Apollo 17 mindst af alt.

Holdet udførte genanalyse på planterne efter 20 dages vækst og fandt ud af, at de regolith-dyrkede planter viste stressreaktioner relateret til salt, metaller og reaktive iltarter. Disse resultater tydede på, at meget af planternes vanskeligheder var relateret til de kemiske forskelle mellem månens regolit og månens jordsimulator, såsom jernets oxidationstilstand.

Månejern har en tendens til at være i en ioniseret metallisk tilstand, hvorimod simulanten og jordbunden har en tendens til at indeholde jernoxider, som er lettere for planter at få adgang til. Ioniseret jern er resultatet af interaktioner med solvinden, hvilket forklarer, hvorfor den mest modne jord, den fra Apollo 11, dyrkede de mest stressede planter.

"Simulanterne er utroligt nyttige til f.eks. tekniske formål... De er vidunderlige til at afgøre, om din rover vil blive stoppet i jorden eller ej," sagde medforfatter Stephen Elardo, en planetarisk geokemiker ved universitetet af Florida. "Men når man kommer ned til den kemi, som planter tilgås, er de ikke rigtig én til én. Djævelen er i detaljerne, og i sidste ende er planterne bekymrede for detaljerne."

Vælg dine ressourcer med omtanke

Disse resultater viser, at månens regolit er i stand til at understøtte væksten af ​​planter, som vil være en integreret komponent i ethvert langsigtet månehabitat. Anlæg vil være i stand til at understøtte nøglefunktioner som vandgenanvendelse; fjernelse af kuldioxid; og produktion af ilt, mad og næringsstoffer.

"Det er et velorganiseret og gennemtænkt eksperiment til at teste dyrkning af planter på faktisk måneregolith vendt tilbage fra Apollo 11, 12 og 17 missionerne," sagde Edward Guinan, en astronom ved Villanova University i Pennsylvania, som har udført planteeksperimenter i månen og Mars jordsimulatorer. "Som forfatterne påpeger, er testplanterne stressede og vokser ikke godt. Planterne har karakteristika af planter, der dyrkes i salt eller metalrig jord. Måske kan det være en god idé at prøve forskellige landplanter, der klarer sig godt i fattige eller salte jorder. interessant opfølgning." Guinan var ikke involveret i denne forskning.

Denne undersøgelse viser også, at selvom planter kan dyrkes ved hjælp af in situ måneressourcer, vil det være vigtigt for planternes vækstsucces, hvor disse ressourcer kommer fra.

Uanset hvor fremtidige måneforskere bygger et habitat, "kan vi vælge, hvor vi udvinder materialer til at bruge som et substrat for væksthabitater," sagde Paul. "Det er der, hvor materialerne er udvundet, gør det til en forskel, ikke der hvor habitatet findes."

Kimberly M. S. Cartier er senior videnskabsreporter for Eos.org. Hun har en ph.d. i ekstrasolare planeter og dækker rumvidenskab, klimaændringer og STEM-diversitet, retfærdighed og uddannelse.

Denne artikel er genudgivet fra Eos under en Creative Commons-licens. Du kan finde oprindelig artikel her .