Kuu asustajad: teadlaste sõnul kasvavad taimed Kuu pinnases kõige paremini värsketest kraatritest

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Mida on vaja oma aia kasvamiseks? Lisaks rohkele päikesepaistele, mis vahelduvad õrnade vihmahoogudega – ja tegusate mesilaste ja liblikatega, et taimi tolmeldada – on vaja head ja rikkalikku mulda, et varustada olulisi mineraale. Kuid kujutage ette, et teil pole rikkalikku pinnast, vihmasadu ega mesilasi ja liblikaid. Ja päikesepaiste oli kas liiga karm ja otsene või puudus, põhjustades külmakraade.

Kas taimed võiksid sellises keskkonnas kasvada – ja kui jah, siis millised? See on küsimus, kolonistid Kuul (ja Marss) peaksid tegelema sellega, kui (või millal) meie planeedinaabrite inimeste uurimine jätkub. Nüüd uus uuring, avaldatud ajakirjas Communications Biology, on hakanud vastuseid andma.

Uuringu taga olevad teadlased kasvatasid kiiresti kasvavat taime Arabidopsis thaliana Kuu regoliidi (pinnase) proovides, mille Apollo astronaudid tõid tagasi Kuu kolmest erinevast kohast.

Kuiv ja viljatu pinnas

See pole esimene kord katseid on tehtud taimede kasvatamiseks kuu regoliit, kuid see on esimene, kes näitab, miks nad ei arene.

Kuu regoliit erineb väga palju maismaamuldadest. Alustuseks ei sisalda see Maa pinnasele iseloomulikku orgaanilist ainet (ussid, bakterid, kõdunevad taimed). Samuti ei ole sellel omane veesisaldus.

Kuid see koosneb samadest mineraalidest nagu maismaamullad, nii et eeldades, et vee, päikesevalguse ja õhupuudust leevendab taimede kasvatamine Kuu elupaigas, võib regoliidil olla potentsiaali taimede kasvatamiseks.

Uuring näitas, et see on tõesti nii. Seemned A. thaliana idanesid Apollo materjalis sama kiirusega kui maismaal. Kuid samal ajal, kui maismaa pinnases olevad taimed arendasid juurevarusid ja ajasid lehti välja, olid Apollo seemikud kidurad ja neil oli halb juurkasv.

Uurimistöö peamine eesmärk oli uurida taimi geneetilisel tasandil. See võimaldas teadlastel ära tunda, millised konkreetsed keskkonnategurid kutsusid esile kõige tugevama geneetilise vastuse stressile. Nad leidsid, et suurem osa stressireaktsioonist kõigis Apollo seemikutes pärines Kuu proovides väga reaktiivsetest sooladest, metallist ja hapnikust (neist kaks viimast ei ole maismaapinnases levinud).

Pilt katses kasvatatud taimedest. — Katsetulemused, iga pinnase jaoks erinevad kaevud. Pildi krediit: Paul jt., CC BY-SA

Kolm Apollo proovi olid mõjutatud erineval määral, kusjuures Apollo 11 proovid kasvasid kõige aeglasemalt. Arvestades, et kolme Apollo pinnase keemiline ja mineraloloogiline koostis olid üksteisega ja maismaaprooviga üsna sarnased, kahtlustasid teadlased, et toitained ei olnud ainus mängujõud.

Maapealne pinnas, nimega JSC-1A, ei olnud tavaline pinnas. See oli mineraalide segu, mis valmistati spetsiaalselt Kuu pinna simuleerimiseks ja ei sisaldanud orgaanilist ainet.

Lähtematerjaliks oli basalt, nagu ka kuuregoliidis. Maapealne versioon sisaldas ka looduslikku vulkaanilist klaasi analooginaklaasjad aglutinaadid”- väikesed sulaklaasiga segatud mineraalide killud, mida on Kuu regoliidis palju.

Teadlased leidsid, et aglutinaadid on üks võimalikest põhjustest, miks Apollo pinnas seemikute kasvupuudus maapealse pinnasega võrreldes ja ka kolme kuuproovi kasvumustrite erinevused.

Aglutinaadid on Kuu pinna tavaline tunnus. Irooniline, et need moodustuvad protsessis, mida nimetatakse "kuuaianduseks". See on viis, kuidas regoliit muutub, pommitades Kuu pinda kosmilise kiirguse, päikesetuule ja väikeste meteoriitidega, mida tuntakse ka kosmoseilmastikuna.

Kuna puudub atmosfäär, mis aeglustaks pinnale löövaid pisikesi meteoriite, põrkuvad need kokku suure kiirusega, põhjustades kokkupõrkekohas sulamist ja seejärel summutamist (kiire jahutamine).

Järk-järgult kogunevad väikesed mineraalide agregaadid, mida klaas hoiab koos. Need sisaldavad ka pisikesi raudmetalli osakesi (nanofaasiline raud), mis on tekkinud kosmose ilmastiku mõjul.

Just see raud on suurim erinevus Apollo proovide klaasjas aglutinaatide ja maapealse proovi loodusliku vulkaanilise klaasi vahel. See oli ka taime geneetilistes profiilides tuvastatud metalliga seotud stressi kõige tõenäolisem põhjus.

Seega põhjustas aglutinaatide olemasolu Kuu substraatides Apollo seemikutel probleeme, võrreldes JSC-1A, eriti Apollo 11 seemikutega. Aglutinaatide arvukus Kuu regoliidi proovis sõltub ajast, mil materjal on pinnal eksponeeritud, mida nimetatakse "tähtaeg” Kuu pinnasest.

Väga küpsed mullad on pinnal olnud pikka aega. Neid leidub kohtades, kus regoliiti ei ole häirinud hiljutised kraatreid tekitanud kokkupõrked, samas kui ebaküpsed pinnased (pinna alt) tekivad värskete kraatrite ümber ja järskudel kraatrite nõlvadel.

Kolmel Apollo proovil oli erinev tähtaeg, kusjuures Apollo 11 materjal oli kõige küpsem. See sisaldas kõige rohkem nanofaasilist rauda ja selle geneetilises profiilis oli kõrgeimad metalliga seotud stressimarkerid.

Noore mulla tähtsus

Uuringus jõuti järeldusele, et küpsem regoliit oli seemikute kasvatamiseks vähem tõhus substraat kui vähem küps pinnas. See on oluline järeldus, sest see näitab, et taimi saab kasvatada Kuu elupaikades, kasutades ressursina regoliiti. Aga et elupaiga asukoha määramisel tuleks lähtuda mulla küpsusest.

Ja viimane mõte: mulle jäi mulje, et leiud võivad kehtida ka mõne meie maailma vaesunud piirkonna kohta. Ma ei taha harjutada vana argumenti "Milleks kulutada kogu see raha kosmoseuuringutele, kui seda saaks paremini kulutada koolidele ja haiglatele?". See oleks hoopis teise artikli teema.

Kuid kas selle uurimistöö tulemusel on tehnoloogilisi arenguid, mida saaks Maal rakendada? Kas stressiga seotud geneetiliste muutuste kohta õpitut saaks kasutada põuakindlamate põllukultuuride arendamiseks? Või taimed, mis taluvad kõrgemat metallisisaldust?

Oleks suur saavutus, kui taimede Kuul kasvatamine aitaks aiad Maal rohelisemaks kasvada.

See artikkel avaldatakse uuesti Vestlus Creative Commonsi litsentsi all. Loe algse artikli.

Image Credit: Kevin Gill / Flickr

Ajatempel: Võib 15 2022