Έποικοι της Σελήνης: Οι επιστήμονες λένε ότι τα φυτά θα αναπτυχθούν καλύτερα στο σεληνιακό «έδαφος» από φρέσκους κρατήρες

Τι χρειάζεστε για να μεγαλώσετε τον κήπο σας; Εκτός από την άφθονη ηλιοφάνεια που εναλλάσσεται με ήπιες βροχές - και πολυάσχολες μέλισσες και πεταλούδες για την επικονίαση των φυτών - χρειάζεστε καλό, πλούσιο έδαφος για την παροχή βασικών ορυκτών. Αλλά φανταστείτε ότι δεν είχατε πλούσιο χώμα, ούτε βροχές, ούτε μέλισσες και πεταλούδες. Και η ηλιοφάνεια ήταν είτε πολύ σκληρή και άμεση είτε απουσίαζε—προκαλώντας παγωμένες θερμοκρασίες.

Θα μπορούσαν τα φυτά να αναπτυχθούν σε ένα τέτοιο περιβάλλον — και, αν ναι, ποια; Αυτό είναι το ερώτημα που αποίκους στο φεγγάρι (και ο Άρης) θα έπρεπε να αντιμετωπίσει εάν (ή πότε) προχωρήσει η ανθρώπινη εξερεύνηση των πλανητών γειτόνων μας. Τώρα μια νέα μελέτη, δημοσιεύτηκε στο Communications Biology, έχει αρχίσει να δίνει απαντήσεις.

Οι ερευνητές πίσω από τη μελέτη καλλιέργησαν το ταχέως αναπτυσσόμενο φυτό Arabidopsis thaliana σε δείγματα σεληνιακού ρεγολίθου (χώματος) που έφεραν πίσω από τρεις διαφορετικές θέσεις στο φεγγάρι οι αστροναύτες του Απόλλωνα.

Ξηρό και Άγονο Έδαφος

Δεν είναι αυτή η πρώτη φορά έχουν γίνει προσπάθειες να καλλιεργούν φυτά μέσα σεληνιακός ρηγόλιθος, αλλά είναι το πρώτο που δείχνει γιατί δεν ευδοκιμούν.

Ο σεληνιακός ρεγόλιθος είναι πολύ διαφορετικός από τα χερσαία εδάφη. Για αρχή, δεν περιέχει οργανική ύλη (σκουλήκια, βακτήρια, φυτική ύλη σε αποσύνθεση) που είναι χαρακτηριστική του εδάφους στη Γη. Ούτε έχει εγγενή περιεκτικότητα σε νερό.

Αποτελείται όμως από τα ίδια ορυκτά με τα χερσαία εδάφη, οπότε αν υποτεθεί ότι η έλλειψη νερού, ηλιακού φωτός και αέρα βελτιώνεται με την καλλιέργεια φυτών μέσα σε ένα σεληνιακό βιότοπο, τότε ο ρεγολίθος θα μπορούσε να έχει τη δυνατότητα να καλλιεργήσει φυτά.

Η έρευνα έδειξε ότι αυτό είναι πράγματι έτσι. Σπόροι από Α. Thaliana φύτρωσαν με τον ίδιο ρυθμό σε υλικό Απόλλωνα όπως και στο χερσαίο έδαφος. Όμως, ενώ τα φυτά στο χερσαίο έδαφος συνέχισαν να αναπτύσσουν αποθέματα ριζών και να βγάζουν φύλλα, τα σπορόφυτα του Απόλλωνα ήταν σε καθυστέρηση και είχαν κακή ανάπτυξη των ριζών.

Ο κύριος στόχος της έρευνας ήταν η εξέταση των φυτών σε γενετικό επίπεδο. Αυτό επέτρεψε στους επιστήμονες να αναγνωρίσουν ποιοι συγκεκριμένοι περιβαλλοντικοί παράγοντες προκάλεσαν τις ισχυρότερες γενετικές αποκρίσεις στο στρες. Βρήκαν ότι το μεγαλύτερο μέρος της αντίδρασης στρες σε όλα τα σπορόφυτα Apollo προήλθε από άλατα, μέταλλο και οξυγόνο που είναι εξαιρετικά αντιδραστικό (τα δύο τελευταία από τα οποία δεν είναι κοινά στο χερσαίο έδαφος) στα σεληνιακά δείγματα.

Τα τρία δείγματα του Apollo επηρεάστηκαν σε διαφορετικούς βαθμούς, με τα δείγματα του Apollo 11 να είναι τα πιο αργά στην ανάπτυξη. Δεδομένου ότι η χημική και ορυκτολογική σύνθεση των τριών εδαφών του Απόλλωνα ήταν αρκετά παρόμοια μεταξύ τους και με το επίγειο δείγμα, οι ερευνητές υποψιάστηκαν ότι τα θρεπτικά συστατικά δεν ήταν η μόνη δύναμη που έπαιζε.

Το χερσαίο έδαφος, που ονομάζεται JSC-1A, δεν ήταν κανονικό έδαφος. Ήταν ένα μείγμα ορυκτών που παρασκευάστηκε ειδικά για την προσομοίωση της σεληνιακής επιφάνειας και δεν περιείχε οργανική ύλη.

Το αρχικό υλικό ήταν ο βασάλτης, όπως και στον σεληνιακό ρεγολίθο. Η επίγεια έκδοση περιείχε επίσης φυσικό ηφαιστειακό γυαλί ως ανάλογο για το "υαλώδη συσσωματώματα"—μικρά θραύσματα ορυκτών ανακατεμένα με λιωμένο γυαλί—που υπάρχουν άφθονα στον σεληνιακό ρεγολίθο.

Οι επιστήμονες αναγνώρισαν τα συσσωματώματα ως έναν από τους πιθανούς λόγους για την έλλειψη ανάπτυξης από τα σπορόφυτα στο έδαφος του Απόλλωνα σε σύγκριση με το χερσαίο έδαφος, καθώς και για τη διαφορά στα πρότυπα ανάπτυξης μεταξύ των τριών σεληνιακών δειγμάτων.

Τα συσσωματώματα είναι ένα κοινό χαρακτηριστικό της σεληνιακής επιφάνειας. Κατά ειρωνικό τρόπο, σχηματίζονται από μια διαδικασία που αναφέρεται ως «σεληνιακή κηπουρική». Αυτός είναι ο τρόπος που αλλάζει ο ρεγόλιθος, μέσω του βομβαρδισμού της επιφάνειας του φεγγαριού από κοσμική ακτινοβολία, ηλιακό άνεμο και μικροσκοπικούς μετεωρίτες, γνωστούς και ως διαστημικές καιρικές συνθήκες.

Επειδή δεν υπάρχει ατμόσφαιρα που να επιβραδύνει τους μικροσκοπικούς μετεωρίτες που προσκρούουν στην επιφάνεια, προσκρούουν με υψηλή ταχύτητα, προκαλώντας τήξη και στη συνέχεια σβήσιμο (ταχεία ψύξη) στο σημείο της πρόσκρουσης.

Σταδιακά, συσσωρεύονται μικρά συσσωματώματα ορυκτών που συγκρατούνται μεταξύ τους από γυαλί. Περιέχουν επίσης μικροσκοπικά σωματίδια μετάλλου σιδήρου (σίδηρος νανοφάσης) που σχηματίζονται από τη διαδικασία της διαστημικής διάβρωσης.

Αυτός ο σίδηρος είναι η μεγαλύτερη διαφορά μεταξύ των υαλωδών συσσωματωμάτων στα δείγματα του Apollo και του φυσικού ηφαιστειακού γυαλιού στο επίγειο δείγμα. Αυτή ήταν επίσης η πιο πιθανή αιτία του στρες που σχετίζεται με τα μέταλλα που αναγνωρίζεται στα γενετικά προφίλ του φυτού.

Έτσι, η παρουσία συσσωματωμάτων στα σεληνιακά υποστρώματα προκάλεσε δυσκολία στα σπορόφυτα του Apollo σε σύγκριση με τα σπορόφυτα που καλλιεργήθηκαν στο JSC-1A, ιδιαίτερα με αυτά του Apollo 11. Η αφθονία των συσσωματωμάτων σε ένα δείγμα σεληνιακού ρεγόλιθου εξαρτάται από το χρονικό διάστημα που το υλικό έχει εκτεθεί στην επιφάνεια, το οποίο αναφέρεται ως "ωριμότητα” ενός σεληνιακού εδάφους.

Τα πολύ ώριμα εδάφη βρίσκονται στην επιφάνεια εδώ και πολύ καιρό. Βρίσκονται σε μέρη όπου ο ρηγόλιθος δεν έχει διαταραχθεί από πιο πρόσφατα γεγονότα πρόσκρουσης που δημιούργησαν κρατήρες, ενώ ανώριμα εδάφη (από κάτω από την επιφάνεια) εμφανίζονται γύρω από φρέσκους κρατήρες και σε απότομες πλαγιές κρατήρων.

Τα τρία δείγματα Apollo είχαν διαφορετική ωριμότητα, με το υλικό Apollo 11 να είναι το πιο ώριμο. Περιείχε τον περισσότερο σίδηρο νανοφάσης και εμφάνιζε τους υψηλότερους δείκτες στρες που σχετίζονται με μέταλλα στο γενετικό του προφίλ.

Η σημασία του νεανικού εδάφους

Η μελέτη καταλήγει στο συμπέρασμα ότι ο πιο ώριμος ρεγόλιθος ήταν λιγότερο αποτελεσματικό υπόστρωμα για την καλλιέργεια δενδρυλλίων από το λιγότερο ώριμο έδαφος. Αυτό είναι ένα σημαντικό συμπέρασμα, γιατί καταδεικνύει ότι τα φυτά θα μπορούσαν να αναπτυχθούν σε σεληνιακούς οικοτόπους χρησιμοποιώντας τον ρεγόλιθο ως πόρο. Αλλά ότι η τοποθεσία του οικοτόπου πρέπει να καθοδηγείται από την ωριμότητα του εδάφους.

Και μια τελευταία σκέψη: μου έκανε εντύπωση ότι τα ευρήματα θα μπορούσαν να ισχύουν και για ορισμένες από τις φτωχές περιοχές του κόσμου μας. Δεν θέλω να επαναλάβω το παλιό επιχείρημα «Γιατί να ξοδέψετε όλα αυτά τα χρήματα για διαστημική έρευνα, ενώ θα μπορούσαν καλύτερα να δαπανηθούν σε σχολεία και νοσοκομεία;». Αυτό θα ήταν το θέμα ενός διαφορετικού άρθρου.

Υπάρχουν όμως τεχνολογικές εξελίξεις που προκύπτουν από αυτή την έρευνα που θα μπορούσαν να εφαρμοστούν στη Γη; Θα μπορούσαν όσα έχουν μάθει για τις γενετικές αλλαγές που σχετίζονται με το στρες να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη πιο ανθεκτικών στην ξηρασία καλλιέργειες; Ή φυτά που θα μπορούσαν να ανεχθούν υψηλότερα επίπεδα μετάλλων;

Θα ήταν μεγάλο επίτευγμα εάν η ανάπτυξη φυτών στο φεγγάρι ήταν καθοριστική για να βοηθήσουν τους κήπους να γίνουν πιο πράσινοι στη Γη.

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

Image Credit: Kevin Gill / Flickr

• Coinsmart. Το καλύτερο ανταλλακτήριο Bitcoin και Crypto στην Ευρώπη.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΠΡΟΣΒΑΣΗ.
• CryptoHawk. Ραντάρ Altcoin. Δωρεάν δοκιμή.
• Πηγή: https://singularityhub.com/2022/05/15/moon-settlers-scientists-say-plants-will-grow-best-in-lunar-soil-from-fresh-impact-craters/