Coloniștii lunii: oamenii de știință spun că plantele vor crește cel mai bine în „solul” lunar din cratere de impact proaspete

Republicat de Platon

Urmaritori: 0

De ce ai nevoie pentru ca grădina să crească? Pe lângă mult soare care alternează cu averse blânde de ploaie - și albine și fluturi ocupați pentru a poleniza plantele - aveți nevoie de un sol bun și bogat pentru a furniza minerale esențiale. Dar imaginează-ți că nu ai pământ bogat, sau averse de ploaie, sau albine și fluturi. Iar soarele era fie prea dur și direct, fie absent – provocând temperaturi înghețate.

Ar putea plantele să crească într-un astfel de mediu – și, dacă da, care dintre ele? Aceasta este întrebarea care coloniști pe lună (și Marte) ar trebui să se ocupe dacă (sau când) explorarea umană a vecinilor noștri planetari va continua. Acum un nou studiu, publicat în Communications Biology, a început să ofere răspunsuri.

Cercetătorii din spatele studiului au cultivat planta cu creștere rapidă Arabidopsis thaliana în mostre de regolit (sol) lunar adus înapoi din trei locuri diferite de pe Lună de către astronauții Apollo.

Sol uscat și sterp

Nu este prima dată asta s-au făcut încercări să crească plante în regolitul lunar, dar este primul care demonstrează de ce nu prosperă.

regolitul lunar este foarte diferit de solurile terestre. Pentru început, nu conține materie organică (viermi, bacterii, materie vegetală în descompunere) care este caracteristică solului de pe Pământ. Nici nu are un conținut inerent de apă.

Dar este compus din aceleași minerale ca și solurile terestre, așa că presupunând că lipsa apei, a luminii solare și a aerului este ameliorată prin cultivarea plantelor în interiorul unui habitat lunar, atunci regolitul ar putea avea potențialul de a crește plante.

Cercetările au arătat că acesta este într-adevăr cazul. Semințele de A. thaliana au germinat în aceeași viteză în materialul Apollo ca și în solul terestru. Dar, în timp ce plantele din solul terestru au continuat să dezvolte rădăcini și să scoată frunze, răsadurile Apollo au fost piernicite și au avut o creștere slabă a rădăcinilor.

Scopul principal al cercetării a fost examinarea plantelor la nivel genetic. Acest lucru a permis oamenilor de știință să recunoască factorii de mediu specifici care au evocat cele mai puternice răspunsuri genetice la stres. Ei au descoperit că cea mai mare parte a reacției de stres din toate răsadurile Apollo a provenit din săruri, metal și oxigen care este foarte reactiv (dintre care ultimele două nu sunt comune în solul terestru) în probele lunare.

Imaginea plantelor crescute în experiment. — Rezultate experimentale, cu puțuri diferite pentru fiecare sol. Credit imagine: Paul şi colab., CC BY-SA

Cele trei mostre Apollo au fost afectate în diferite măsuri, probele Apollo 11 fiind cele mai lente cu creștere. Având în vedere că compoziția chimică și mineralogică a celor trei soluri Apollo erau destul de asemănătoare între ele și cu eșantionul terestru, cercetătorii au bănuit că nutrienții nu sunt singura forță în joc.

Solul terestru, numit JSC-1A, nu era un sol obișnuit. Era un amestec de minerale pregătit special pentru a simula suprafața lunară și nu conținea materie organică.

Materialul de pornire a fost bazalt, la fel ca în regolitul lunar. Versiunea terestră conținea și sticlă vulcanică naturală ca analog pentru „aglutinate sticloase”— fragmente de minerale mici amestecate cu sticlă topită — care sunt abundente în regolitul lunar.

Oamenii de știință au recunoscut aglutinații ca fiind unul dintre motivele potențiale ale lipsei de creștere a răsadurilor din solul Apollo în comparație cu solul terestru și, de asemenea, pentru diferența de modele de creștere dintre cele trei mostre lunare.

Aglutinații sunt o caracteristică comună a suprafeței lunare. În mod ironic, ele sunt formate printr-un proces numit „grădinărit lunar”. Acesta este modul în care regolitul se schimbă, prin bombardarea suprafeței Lunii de către radiația cosmică, vântul solar și meteoriți minusculi, cunoscuți și sub denumirea de meteorizare spațială.

Deoarece nu există o atmosferă care să încetinească micii meteoriți care lovesc suprafața, aceștia impactează cu viteză mare, provocând topirea și apoi stingerea (răcire rapidă) la locul impactului.

Treptat, mici agregate de minerale se acumulează, ținute împreună de sticlă. Ele conțin, de asemenea, particule minuscule de fier metal (fier nanofazic) formate prin procesul de intemperii în spațiu.

Acest fier este cea mai mare diferență între aglutinații sticloși din probele Apollo și sticla vulcanică naturală din proba terestră. Aceasta a fost, de asemenea, cea mai probabilă cauză a stresului asociat metalelor recunoscută în profilurile genetice ale plantei.

Așadar, prezența aglutinaților în substraturile lunare a făcut ca răsadurile Apollo să se lupte în comparație cu răsadurile cultivate în JSC-1A, în special cu cele Apollo 11. Abundența aglutinaților dintr-o probă de regolit lunar depinde de perioada de timp în care materialul a fost expus la suprafață, care este denumită „scadență” a unui sol lunar.

Solurile foarte mature au fost la suprafață de mult timp. Ele se găsesc în locuri în care regolitul nu a fost perturbat de evenimentele de impact mai recente care au creat cratere, în timp ce solurile imature (de sub suprafață) apar în jurul craterelor proaspete și pe pante abrupte ale craterelor.

Cele trei mostre Apollo au avut maturități diferite, materialul Apollo 11 fiind cel mai matur. Conținea cel mai mult fier nanofază și prezenta cei mai mari markeri de stres asociați cu metale în profilul său genetic.

Importanța solului tânăr

Studiul concluzionează că regolitul mai matur a fost un substrat mai puțin eficient pentru creșterea răsadurilor decât solul mai puțin matur. Aceasta este o concluzie importantă, deoarece demonstrează că plantele ar putea fi cultivate în habitatele lunare folosind regolitul ca resursă. Dar că locația habitatului ar trebui să fie ghidată de maturitatea solului.

Și un ultim gând: m-a lovit că descoperirile s-ar putea aplica și unora dintre regiunile sărace ale lumii noastre. Nu vreau să repet vechiul argument „De ce să cheltuiesc toți acești bani pe cercetarea spațială, când ar putea fi cheltuiți mai bine pe școli și spitale?”. Acesta ar fi subiectul unui alt articol.

Dar există dezvoltări tehnologice care decurg din această cercetare care ar putea fi aplicabile pe Pământ? Ceea ce s-a învățat despre schimbările genetice legate de stres ar putea fi folosit pentru a dezvolta culturi mai rezistente la secetă? Sau plante care ar putea tolera niveluri mai mari de metale?

Ar fi o mare realizare dacă a face plantele să crească pe Lună ar fi esențial pentru a ajuta grădinile să devină mai verzi pe Pământ.

Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.

Credit imagine: Kevin Gill / Flickr

Timestamp-ul: 15 Mai, 2022