Coloni lunari: gli scienziati affermano che le piante cresceranno meglio nel "terreno" lunare da nuovi crateri da impatto

Di cosa hai bisogno per far crescere il tuo giardino? Oltre a tanto sole alternato a delicati scrosci di pioggia – e api e farfalle indaffarate per impollinare le piante – hai bisogno di un terreno buono e ricco per fornire minerali essenziali. Ma immagina di non avere un terreno fertile, né piogge, né api e farfalle. E il sole era troppo forte e diretto o assente, causando temperature gelide.

Potrebbero le piante crescere in un ambiente del genere e, se sì, quali? Questa è la domanda che coloni sulla Luna (e Marte) dovrebbero affrontare se (o quando) l’esplorazione umana dei nostri vicini planetari andrà avanti. Ora un nuovo studio, pubblicato in Biologia delle comunicazioni, ha iniziato a fornire risposte.

I ricercatori dietro lo studio hanno coltivato la pianta a crescita rapida Arabidopsis thaliana in campioni di regolite lunare (suolo) riportati da tre diversi luoghi sulla Luna dagli astronauti dell'Apollo.

Terreno secco e sterile

Questa non è la prima volta sono stati fatti dei tentativi per far crescere le piante regolite lunare, ma è il primo a dimostrare perché non prosperano.

La regolite lunare è molto diversa dai suoli terrestri. Tanto per cominciare, non contiene materia organica (vermi, batteri, materia vegetale in decomposizione) caratteristica del suolo sulla Terra. Né ha un contenuto intrinseco di acqua.

Ma è composta dagli stessi minerali del suolo terrestre, quindi supponendo che la mancanza di acqua, luce solare e aria sia migliorata coltivando piante all’interno di un habitat lunare, allora la regolite potrebbe avere il potenziale per far crescere piante.

La ricerca ha dimostrato che è proprio così. Semi di A. taliana germinarono alla stessa velocità nel materiale Apollo come nel suolo terrestre. Ma mentre le piante nel suolo terrestre continuavano a sviluppare radici e a mettere foglie, le piantine di Apollo erano rachitiche e avevano una scarsa crescita delle radici.

L'obiettivo principale della ricerca era esaminare le piante a livello genetico. Ciò ha permesso agli scienziati di riconoscere quali fattori ambientali specifici evocavano le risposte genetiche più forti allo stress. Hanno scoperto che la maggior parte della reazione allo stress in tutte le piantine Apollo proveniva da sali, metalli e ossigeno altamente reattivi (gli ultimi due dei quali non sono comuni nel suolo terrestre) presenti nei campioni lunari.

I tre campioni dell'Apollo sono stati colpiti in misura diversa, con i campioni dell'Apollo 11 che sono stati i più lenti a crescere. Dato che la composizione chimica e mineralogica dei tre terreni Apollo era abbastanza simile tra loro e con il campione terrestre, i ricercatori sospettavano che i nutrienti non fossero l’unica forza in gioco.

Il suolo terrestre, chiamato JSC-1A, non era un suolo regolare. Era una miscela di minerali preparata appositamente per simulare la superficie lunare e non conteneva materia organica.

Il materiale di partenza era il basalto, proprio come nella regolite lunare. La versione terrestre conteneva anche vetro vulcanico naturale come analogo del “agglutinati vetrosi”-piccoli frammenti minerali mescolati con vetro fuso-che abbondano nella regolite lunare.

Gli scienziati hanno riconosciuto gli agglutinati come una delle potenziali ragioni della mancata crescita delle piantine nel suolo Apollo rispetto al suolo terrestre, e anche per la differenza nei modelli di crescita tra i tre campioni lunari.

Gli agglutinati sono una caratteristica comune della superficie lunare. Ironicamente, si formano attraverso un processo chiamato “giardinaggio lunare”. Questo è il modo in cui la regolite cambia, attraverso il bombardamento della superficie lunare da parte delle radiazioni cosmiche, del vento solare e di minuscoli meteoriti, noto anche come erosione spaziale.

Poiché non c'è atmosfera che rallenti i minuscoli meteoriti che colpiscono la superficie, essi impattano ad alta velocità, provocando la fusione e quindi il raffreddamento (rapido raffreddamento) nel sito dell'impatto.

A poco a poco si accumulano piccoli aggregati di minerali, tenuti insieme dal vetro. Contengono anche minuscole particelle di ferro metallico (ferro in nanofase) formate dal processo di alterazione spaziale.

È proprio questo ferro la più grande differenza tra gli agglutinati vetrosi dei campioni Apollo e il vetro vulcanico naturale del campione terrestre. Questa era anche la causa più probabile dello stress associato ai metalli riconosciuto nei profili genetici della pianta.

Quindi la presenza di agglutinati nei substrati lunari ha causato difficoltà alle piantine dell’Apollo rispetto a quelle coltivate in JSC-1A, in particolare quelle dell’Apollo 11. L'abbondanza di agglutinati in un campione di regolite lunare dipende dal periodo di tempo in cui il materiale è stato esposto sulla superficie, che viene definito "maturità” di un suolo lunare.

Suoli molto maturi sono in superficie da molto tempo. Si trovano in luoghi dove la regolite non è stata disturbata da eventi di impatto più recenti che hanno creato crateri, mentre i suoli immaturi (da sotto la superficie) si trovano attorno a crateri freschi e su ripidi pendii craterici.

I tre campioni Apollo avevano scadenze diverse, con il materiale Apollo 11 che era il più maturo. Conteneva la maggior quantità di ferro in nanofase e mostrava i più alti marcatori di stress associati ai metalli nel suo profilo genetico.

L'importanza del suolo giovane

Lo studio conclude che la regolite più matura era un substrato meno efficace per la coltivazione delle piantine rispetto al terreno meno maturo. Questa è una conclusione importante, perché dimostra che le piante potrebbero essere coltivate in habitat lunari utilizzando la regolite come risorsa. Ma la posizione dell'habitat dovrebbe essere guidata dalla maturità del suolo.

E un’ultima considerazione: mi ha colpito il fatto che i risultati potessero applicarsi anche ad alcune delle regioni povere del nostro mondo. Non voglio riproporre il vecchio argomento “Perché spendere tutti questi soldi nella ricerca spaziale quando potrebbero essere spesi meglio in scuole e ospedali?”. Questo sarebbe oggetto di un articolo diverso.

Ma ci sono sviluppi tecnologici che derivano da questa ricerca che potrebbero essere applicabili sulla Terra? Ciò che è stato appreso sui cambiamenti genetici legati allo stress potrebbe essere utilizzato per sviluppare colture più resistenti alla siccità? O piante che potrebbero tollerare livelli più elevati di metalli?

Sarebbe un grande risultato se far crescere le piante sulla Luna fosse determinante per aiutare i giardini a diventare più verdi sulla Terra.

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

Immagine di credito: Kevin Gill/Flickr

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