Поселенцы на Луне: ученые говорят, что растения будут лучше расти в лунной «почве» из свежих ударных кратеров

Что нужно для роста вашего сада? Помимо обилия солнечного света, чередующегося с легкими ливнями, а также пчел и бабочек, занятых опылением растений, вам нужна хорошая, богатая почва, обеспечивающая необходимые минералы. Но представьте, что у вас нет плодородной почвы, проливных дождей, пчел и бабочек. А солнечный свет был либо слишком резким и прямым, либо отсутствовал, что вызывало отрицательные температуры.

Могут ли растения расти в такой среде – и если да, то какие? Это вопрос, который колонисты на Луне (и Марсу) придется заняться этим, если (или когда) человечество продолжит исследование наших соседей по планете. Теперь новое исследование, опубликовано в биологии связи, начал давать ответы.

Исследователи, стоящие за исследованием, выращивали быстрорастущее растение. Arabidopsis thaliana в образцах лунного реголита (почвы), привезенных астронавтами Аполлона из трех разных мест на Луне.

Сухая и бесплодная почва

Это не первый раз, когда были предприняты попытки выращивать растения в лунный реголит, но это первое, что демонстрирует, почему они не процветают.

Лунный реголит сильно отличается от земных почв. Во-первых, она не содержит органических веществ (червей, бактерий, гниющих растений), характерных для почвы на Земле. Он также не имеет собственного содержания воды.

Но он состоит из тех же минералов, что и земные почвы, поэтому, если предположить, что недостаток воды, солнечного света и воздуха компенсируется выращиванием растений внутри лунной среды обитания, тогда реголит может иметь потенциал для выращивания растений.

Исследование показало, что это действительно так. Семена А. талиана прорастали в материале Аполлона с той же скоростью, что и в земной почве. Но в то время как растения в земной почве продолжали развивать корневую систему и выпускать листья, саженцы Аполлона отставали в росте и имели плохой рост корней.

Основной целью исследований было изучение растений на генетическом уровне. Это позволило ученым понять, какие конкретные факторы окружающей среды вызывают самые сильные генетические реакции на стресс. Они обнаружили, что большая часть стрессовой реакции у всех саженцев Аполлона возникла из-за солей, металлов и кислорода, который обладает высокой реакционной способностью (последние два из которых не распространены в земной почве) в лунных образцах.

Три образца «Аполлона» пострадали в разной степени, причем образцы «Аполлона-11» росли медленнее всего. Учитывая, что химический и минералогический состав трех почв Аполлона был довольно похож друг на друга и на земной образец, исследователи подозревали, что питательные вещества были не единственной движущей силой.

Земная почва, получившая название АО-1А, не была обычной почвой. Это была смесь минералов, приготовленная специально для имитации лунной поверхности, и не содержавшая органических веществ.

Исходным материалом был базальт, как и в лунном реголите. Земная версия также содержала натуральное вулканическое стекло в качестве аналога «стеклообразные агглютинаты— мелкие минеральные фрагменты, смешанные с расплавленным стеклом, — которых много в лунном реголите.

Ученые признали агглютинаты одной из потенциальных причин отсутствия роста рассады в почве Аполлона по сравнению с земной почвой, а также разницы в характере роста между тремя лунными образцами.

Агглютинаты являются обычным явлением на лунной поверхности. По иронии судьбы, они формируются в результате процесса, называемого «лунным садоводством». Именно так меняется реголит в результате бомбардировки поверхности Луны космическим излучением, солнечным ветром и крошечными метеоритами, что также известно как космическое выветривание.

Поскольку нет атмосферы, которая могла бы замедлить падение крошечных метеоритов на поверхность, они падают с высокой скоростью, вызывая плавление, а затем закалку (быстрое охлаждение) в месте падения.

Постепенно образуются небольшие агрегаты минералов, скрепленные стеклом. Они также содержат мельчайшие частицы металлического железа (нанофазное железо), образовавшиеся в процессе космического выветривания.

Именно это железо является самым большим отличием между стеклообразными агглютинатами в образцах Аполлона и природным вулканическим стеклом в земном образце. Это также было наиболее вероятной причиной стресса, связанного с металлами, выявленного в генетических профилях растения.

Таким образом, присутствие агглютинатов в лунных субстратах привело к тому, что сеянцы Аполлона испытывали трудности по сравнению с сеянцами, выращенными в АО-1А, особенно с сеянцами Аполлона-11. Содержание агглютинатов в образце лунного реголита зависит от продолжительности времени, в течение которого материал находился на поверхности, что называется «зрелостьлунного грунта.

Очень зрелые почвы долгое время находились на поверхности. Они встречаются в местах, где реголит не был нарушен более поздними ударными событиями, создавшими кратеры, тогда как незрелые почвы (из-под поверхности) встречаются вокруг свежих кратеров и на крутых склонах кратеров.

Три образца «Аполлона» имели разную зрелость, причем материал «Аполлона-11» был самым зрелым. Он содержал наибольшее количество нанофазного железа и демонстрировал самые высокие маркеры стресса, связанные с металлами, в своем генетическом профиле.

Важность молодой почвы

Исследование пришло к выводу, что более зрелый реголит оказался менее эффективным субстратом для выращивания рассады, чем менее зрелая почва. Это важный вывод, поскольку он показывает, что растения можно выращивать в лунной среде обитания, используя реголит в качестве ресурса. Но что при выборе места обитания следует руководствоваться зрелостью почвы.

И последняя мысль: меня поразило, что полученные результаты могут быть применимы и к некоторым бедным регионам нашего мира. Я не хочу повторять старый аргумент: «Зачем тратить все эти деньги на космические исследования, если их лучше потратить на школы и больницы?». Это будет тема другой статьи.

Но есть ли технологические разработки, возникшие в результате этих исследований, которые можно было бы применить на Земле? Можно ли использовать знания о генетических изменениях, связанных со стрессом, для создания более устойчивых к засухе культур? Или растения, которые могут переносить более высокие уровни металлов?

Было бы большим достижением, если бы выращивание растений на Луне помогло садам на Земле стать более зелеными.

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

Изображение Фото: Кевин Гилл / Flickr

• Коинсмарт. Лучшая в Европе биржа биткойнов и криптовалют.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. БЕСПЛАТНЫЙ ДОСТУП.
• КриптоХок. Альткоин Радар. Бесплатная пробная версия.
• Источник: https://singularityhub.com/2022/05/15/moon-settlers-scientists-say-plants-will-grow-best-in-lunar-soil-from-fresh-impact-craters/