Sådan dyrker man planter på månen

Hvad skal du bruge for at få din have til at vokse? Ud over masser af solskin afvekslende med blide regnbyger - og travle bier og sommerfugle til at bestøve planterne - har du brug for god, rig jord til at levere essentielle mineraler. Men forestil dig, at du ikke havde rig jord, eller regnbyger eller bier og sommerfugle. Og solskinnet var enten for hårdt og direkte eller fraværende - hvilket forårsagede frostgrader.

Kunne planter vokse i et sådant miljø - og i givet fald hvilke? Dette er spørgsmålet, som kolonister på månen (og Mars) ville være nødt til at tackle, hvis (eller når) menneskelig udforskning af vores planetariske naboer fortsætter. Nu en ny undersøgelse, offentliggjort i Communications Biology , er begyndt at give svar.

Forskerne bag undersøgelsen dyrkede den hurtigt voksende plante Arabidopsis thaliana i prøver af månens regolit (jord) bragt tilbage fra tre forskellige steder på månen af ​​Apollo-astronauterne.

Tør og gold jord

Det er dog ikke første gang, der er blevet gjort forsøg på at dyrke planter i måneregolith, men det er den første, der viser, hvorfor de ikke trives.

Månens regolit er meget forskellig fra terrestrisk jord. Til at begynde med indeholder det ikke organisk materiale (orme, bakterier, forrådnende plantemateriale), der er karakteristisk for jord på Jorden. Det har heller ikke et iboende vandindhold.

Men det er sammensat af de samme mineraler som terrestrisk jord, så hvis man antager, at manglen på vand, sollys og luft afhjælpes ved at dyrke planter inde i et månehabitat, så kunne regolitten have potentiale til at dyrke planter.

Undersøgelsen viste, at dette faktisk er tilfældet. Frø af A. thaliana spirede med samme hastighed i Apollo-materiale, som de gjorde i den terrestriske jord. Men mens planterne i den terrestriske jord fortsatte med at udvikle rodstammer og satte blade ud, var Apollo-kimplanterne forkrøblede og havde dårlig rodvækst.

Hovedformålet med forskningen var at undersøge planter på genetisk niveau. Dette gjorde det muligt for forskerne at erkende, hvilke specifikke miljøfaktorer der fremkaldte de stærkeste genetiske reaktioner på stress. De fandt ud af, at det meste af stressreaktionen i alle Apollo-kimplanterne kom fra salte, metal og oxygen, der er meget reaktive (hvoraf de to sidste ikke er almindelige i jordbunden) i måneprøverne.

De tre Apollo-prøver blev påvirket i forskelligt omfang, hvor Apollo 11-prøverne var de langsomste til at vokse. I betragtning af, at den kemiske og mineralogiske sammensætning af de tre Apollo-jorde lignede hinanden og den jordiske prøve, havde forskerne mistanke om, at næringsstoffer ikke var den eneste kraft, der spillede.

Den terrestriske jord, kaldet JSC-1A, var ikke en almindelig jord. Det var en blanding af mineraler fremstillet specifikt til at simulere månens overflade og indeholdt intet organisk stof.

Udgangsmaterialet var basalt, ligesom i måneregolith. Den terrestriske version indeholdt også naturligt vulkansk glas som en analog til de "glasagtige agglutinater" - små mineralfragmenter blandet med smeltet glas - der er rigeligt i månens regolit.

Forskerne anerkendte agglutinaterne som en af ​​de potentielle årsager til manglende vækst hos frøplanterne i Apollo-jorden sammenlignet med den terrestriske jord, og også til forskellen i vækstmønstre mellem de tre måneprøver.

Agglutinater er et almindeligt træk ved månens overflade. Ironisk nok er de dannet af en proces, der kaldes "månehavearbejde." Det er den måde, regolitten ændrer sig på, gennem bombardement af månens overflade af kosmisk stråling, solvind og små meteoritter, også kendt som rumforvitring.

Fordi der ikke er nogen atmosfære til at bremse de bittesmå meteoritter, der rammer overfladen, rammer de med høj hastighed, hvilket forårsager smeltning og derefter slukkes (hurtig afkøling) på nedslagsstedet.

Efterhånden opbygges små aggregater af mineraler, holdt sammen af ​​glas. De indeholder også bittesmå partikler af jernmetal (nanofasejern) dannet af rumforvitringsprocessen.

Det er dette jern, der er den største forskel mellem de glasagtige agglutinater i Apollo-prøverne og det naturlige vulkanske glas i den terrestriske prøve. Dette var også den mest sandsynlige årsag til den metal-associerede stress, der blev genkendt i plantens genetiske profiler.

Så tilstedeværelsen af ​​agglutinater i månesubstraterne fik Apollo-kimplanterne til at kæmpe sammenlignet med frøplanterne dyrket i JSC-1A, især Apollo-11. Mængden af ​​agglutinater i en månens regolitprøve afhænger af, hvor lang tid materialet har været eksponeret på overfladen, hvilket omtales som "modenheden" af en månejord.

Meget moden jord har været på overfladen i lang tid. De findes på steder, hvor regolith ikke er blevet forstyrret af nyere nedslagsbegivenheder, der skabte kratere, hvorimod umoden jord (fra under overfladen) forekommer omkring friske kratere og på stejle kraterskråninger.

De tre Apollo-prøver havde forskellige løbetider, hvor Apollo 11-materialet var det mest modne. Det indeholdt mest nanofasejern og udviste de højeste metalassocierede stressmarkører i sin genetiske profil.

Vigtigheden af ​​ung jord

Undersøgelsen konkluderer, at den mere modne regolit var et mindre effektivt substrat til dyrkning af frøplanter end den mindre modne jord. Dette er en vigtig konklusion, fordi den viser, at planter kunne dyrkes i månehabitater ved at bruge regolitten som en ressource. Men at habitatets placering skal være styret af jordens modenhed.

Og en sidste tanke:det slog mig, at resultaterne også kunne gælde nogle af de fattige regioner i vores verden. Jeg vil ikke gentage det gamle argument om "Hvorfor bruge alle disse penge på rumforskning, når de kunne bruges bedre på skoler og hospitaler?" Det ville være emnet for en anden artikel.

Men er der teknologiske udviklinger, der opstår fra denne forskning, som kunne være anvendelige på Jorden? Kunne det, man har lært om stress-relaterede genetiske ændringer, bruges til at udvikle mere tørke-resistente afgrøder? Eller planter, der kunne tåle højere niveauer af metaller?

Det ville være en stor præstation, hvis det at få planter til at vokse på månen var medvirkende til at hjælpe haver med at blive grønnere på Jorden.