Colons lunaires : les scientifiques affirment que les plantes pousseront mieux dans le « sol » lunaire des cratères d'impact frais

De quoi avez-vous besoin pour faire pousser votre jardin ? En plus de beaucoup de soleil alternant avec de douces averses de pluie et des abeilles et des papillons occupés pour polliniser les plantes, vous avez besoin d'un sol riche et de bonne qualité pour fournir les minéraux essentiels. Mais imaginez que vous n’ayez pas de sol riche, ni d’averses de pluie, ni d’abeilles ni de papillons. Et le soleil était soit trop dur et direct, soit absent, provoquant des températures glaciales.

Les plantes pourraient-elles pousser dans un tel environnement et, si oui, lesquelles ? C'est la question que colons sur la lune (et Mars) devra s’attaquer si (ou quand) l’exploration humaine de nos voisines planétaires se poursuit. Maintenant une nouvelle étude, publié dans Communications Biology, a commencé à apporter des réponses.

Les chercheurs à l’origine de l’étude ont cultivé cette plante à croissance rapide Arabidopsis thaliana dans des échantillons de régolithe lunaire (sol) ramenés de trois endroits différents sur la Lune par les astronautes d'Apollo.

Sol sec et stérile

Ce n'est pas la première fois que des tentatives ont été faites faire pousser des plantes dans régolithe lunaire, mais c’est le premier à démontrer pourquoi ils ne prospèrent pas.

Le régolithe lunaire est très différent des sols terrestres. Pour commencer, il ne contient pas de matière organique (vers, bactéries, matières végétales en décomposition) caractéristiques du sol sur Terre. Il n’a pas non plus de teneur en eau inhérente.

Mais il est composé des mêmes minéraux que les sols terrestres, donc en supposant que le manque d’eau, de soleil et d’air soit atténué en cultivant des plantes à l’intérieur d’un habitat lunaire, le régolithe pourrait alors avoir le potentiel de faire pousser des plantes.

La recherche a montré que c’est effectivement le cas. Graines de A. thaliana ont germé au même rythme dans le matériel Apollo que dans le sol terrestre. Mais alors que les plantes du sol terrestre développaient des porte-greffes et produisaient des feuilles, les plants d'Apollo étaient rabougris et avaient une faible croissance des racines.

L’objectif principal de la recherche était d’examiner les plantes au niveau génétique. Cela a permis aux scientifiques de reconnaître quels facteurs environnementaux spécifiques provoquaient les réponses génétiques les plus fortes au stress. Ils ont découvert que la majeure partie de la réaction au stress dans tous les semis d'Apollo provenait des sels, du métal et de l'oxygène hautement réactifs (les deux derniers ne sont pas courants dans le sol terrestre) présents dans les échantillons lunaires.

Les trois échantillons d'Apollo ont été affectés à des degrés divers, les échantillons d'Apollo 11 étant les plus lents à se développer. Étant donné que la composition chimique et minéralogique des trois sols d’Apollo était assez similaire entre eux et à celle de l’échantillon terrestre, les chercheurs soupçonnaient que les nutriments n’étaient pas la seule force en jeu.

Le sol terrestre, appelé JSC-1A, n’était pas un sol ordinaire. Il s’agissait d’un mélange de minéraux préparé spécifiquement pour simuler la surface lunaire et ne contenait aucune matière organique.

Le matériau de départ était le basalte, tout comme le régolithe lunaire. La version terrestre contenait également du verre volcanique naturel comme analogue du «agglutinants vitreux» – de petits fragments minéraux mélangés à du verre fondu – qui sont abondants dans le régolithe lunaire.

Les scientifiques ont reconnu les agglutinats comme l'une des raisons potentielles du manque de croissance des semis dans le sol d'Apollo par rapport au sol terrestre, ainsi que de la différence dans les schémas de croissance entre les trois échantillons lunaires.

Les agglutinats sont une caractéristique commune de la surface lunaire. Ironiquement, ils sont formés par un processus appelé « jardinage lunaire ». C’est ainsi que le régolithe change, à cause du bombardement de la surface de la lune par le rayonnement cosmique, le vent solaire et de minuscules météorites, également connues sous le nom d’altération spatiale.

Puisqu’il n’y a pas d’atmosphère pour ralentir les minuscules météorites qui frappent la surface, elles s’impactent à grande vitesse, provoquant une fusion puis une trempe (refroidissement rapide) sur le site d’impact.

Peu à peu, de petits agrégats de minéraux s’accumulent, maintenus ensemble par du verre. Ils contiennent également de minuscules particules de fer métallique (fer nanophasé) formées par le processus d’altération spatiale.

C’est ce fer qui constitue la plus grande différence entre les agglutinats vitreux des échantillons Apollo et le verre volcanique naturel de l’échantillon terrestre. C’était également la cause la plus probable du stress associé aux métaux reconnu dans les profils génétiques de la plante.

Ainsi, la présence d'agglutinats dans les substrats lunaires a causé des difficultés aux semis d'Apollo par rapport aux semis cultivés dans JSC-1A, en particulier ceux d'Apollo 11. L'abondance des agglutinats dans un échantillon de régolithe lunaire dépend de la durée pendant laquelle le matériau a été exposé à la surface, appelée « maturité» d’un sol lunaire.

Les sols très matures sont présents depuis longtemps en surface. On les trouve dans des endroits où le régolithe n'a pas été perturbé par des événements d'impact plus récents ayant créé des cratères, tandis que des sols immatures (sous la surface) se trouvent autour de cratères frais et sur des pentes abruptes de cratères.

Les trois échantillons Apollo avaient des maturités différentes, le matériau Apollo 11 étant le plus mature. Il contenait le plus de fer nanophasé et présentait les marqueurs de stress associés aux métaux les plus élevés dans son profil génétique.

L’importance d’un sol jeune

L'étude conclut que le régolithe plus mature était un substrat moins efficace pour la croissance des semis que le sol moins mature. Il s’agit d’une conclusion importante, car elle démontre que des plantes pourraient être cultivées dans des habitats lunaires en utilisant le régolithe comme ressource. Mais que la localisation de l'habitat doit être guidée par la maturité du sol.

Et une dernière réflexion : j’ai été frappé par le fait que les résultats pourraient également s’appliquer à certaines des régions pauvres de notre monde. Je ne veux pas répéter le vieil argument : « Pourquoi dépenser tout cet argent dans la recherche spatiale alors qu’il pourrait être mieux dépensé dans les écoles et les hôpitaux ? Cela ferait l'objet d'un autre article.

Mais existe-t-il des développements technologiques issus de ces recherches qui pourraient être applicables sur Terre ? Les connaissances acquises sur les changements génétiques liés au stress pourraient-elles être utilisées pour développer des cultures plus résistantes à la sécheresse ? Ou des plantes qui pourraient tolérer des niveaux plus élevés de métaux ?

Ce serait une grande réussite si faire pousser des plantes sur la Lune contribuait à aider les jardins à devenir plus verts sur Terre.

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

Crédit image: Kevin Gill / Flickr

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• Source : https://singularityhub.com/2022/05/15/moon-settlers-scientists-say-plants-will-grow-best-in-lunar-soil-from-fresh-impact-craters/