ผู้ตั้งถิ่นฐานดวงจันทร์: นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าพืชจะเติบโตได้ดีที่สุดใน 'ดิน' ของดวงจันทร์จากหลุมอุกกาบาตสด

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

ผู้ติดตาม: 0

คุณต้องการอะไรที่จะทำให้สวนของคุณเติบโต? เช่นเดียวกับแสงแดดที่ส่องเข้ามาสลับกับฝนที่โปรยปรายลงมา และผึ้งและผีเสื้อที่พลุกพล่านเพื่อผสมเกสรให้กับพืช คุณต้องมีดินที่ดีและอุดมสมบูรณ์เพื่อให้แร่ธาตุที่จำเป็น แต่ลองนึกภาพว่าคุณไม่มีดินอุดมสมบูรณ์ ไม่มีฝนโปรยปราย หรือผึ้งและผีเสื้อ และแสงแดดก็แรงเกินไปและโดยตรงหรือขาดหายไป ทำให้เกิดอุณหภูมิเยือกแข็ง

พืชสามารถเติบโตได้ในสภาพแวดล้อมเช่นนี้ และถ้าเป็นเช่นนั้น พืชชนิดใด นี่คือคำถามที่ ชาวอาณานิคมบนดวงจันทร์ (และดาวอังคาร) จะต้องรับมือหาก (หรือเมื่อ) การสำรวจของมนุษย์เพื่อนบ้านดาวเคราะห์ของเราดำเนินต่อไป ตอนนี้การศึกษาใหม่ ตีพิมพ์ใน ชีววิทยาการสื่อสารได้เริ่มให้คำตอบ

นักวิจัยที่อยู่เบื้องหลังการศึกษาได้ปลูกฝังพืชที่เติบโตเร็ว อะราบิดอปซิส ทาเลียนา ในตัวอย่างของ lunar regolith (ดิน) ที่นักบินอวกาศ Apollo นำกลับมาจากสถานที่ต่างๆ XNUMX แห่งบนดวงจันทร์

ดินแห้งและแห้งแล้ง

นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่ ได้มีความพยายาม ที่จะปลูกพืชใน ดวงจันทร์ regolithแต่นี่เป็นครั้งแรกที่แสดงให้เห็นว่าเหตุใดพวกเขาจึงไม่เติบโต

regolith ของดวงจันทร์นั้นแตกต่างจากดินบนบกอย่างมาก สำหรับการเริ่มต้นนั้น ไม่มีอินทรียวัตถุ (หนอน แบคทีเรีย เรื่องพืชที่เน่าเปื่อย) ที่เป็นลักษณะของดินบนโลก ไม่มีปริมาณน้ำโดยธรรมชาติ

แต่มันประกอบด้วยแร่ธาตุชนิดเดียวกับดินบนบก ดังนั้นหากขาดน้ำ แสงแดด และอากาศจะดีขึ้นโดยการปลูกพืชในที่อยู่อาศัยของดวงจันทร์ จากนั้นเรโกลิธก็อาจมีศักยภาพที่จะปลูกพืชได้

การวิจัยพบว่าเป็นกรณีนี้จริงๆ เมล็ดพันธุ์ของ ก. ธาเลียนา งอกในอัตราเดียวกันในวัสดุอพอลโลเช่นเดียวกับที่พวกเขาทำในดินบนบก แต่ในขณะที่พืชในดินบนบกยังคงพัฒนาสต็อกรากและแตกใบ ต้นกล้าอพอลโลก็มีลักษณะแคระแกรนและมีการเจริญเติบโตของรากที่ไม่ดี

แรงผลักดันหลักของการวิจัยคือการตรวจสอบพืชในระดับพันธุกรรม สิ่งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถรับรู้ได้ว่าปัจจัยแวดล้อมใดที่กระตุ้นการตอบสนองทางพันธุกรรมที่แข็งแกร่งที่สุดต่อความเครียด พวกเขาพบว่าปฏิกิริยาความเครียดส่วนใหญ่ในต้นกล้าอพอลโลทั้งหมดมาจากเกลือ โลหะ และออกซิเจนที่มีปฏิกิริยาสูง (สองอันสุดท้ายไม่ธรรมดาในดินบนบก) ในตัวอย่างดวงจันทร์

ภาพพืชที่ปลูกในการทดลอง — ผลการทดลองกับหลุมที่แตกต่างกันสำหรับดินแต่ละชนิด เครดิตรูปภาพ: พอลและคณะ, CC BY-SA

ตัวอย่าง Apollo สามตัวอย่างได้รับผลกระทบในระดับที่แตกต่างกัน โดยตัวอย่าง Apollo 11 นั้นเติบโตช้าที่สุด เนื่องจากองค์ประกอบทางเคมีและแร่วิทยาของดินอพอลโลทั้งสามมีความคล้ายคลึงกัน และสำหรับตัวอย่างบนบก นักวิจัยสงสัยว่าสารอาหารไม่ใช่เพียงแรงขับเคลื่อนเดียวที่เล่นได้

ดินบนบกที่เรียกว่า JSC-1A ไม่ใช่ดินธรรมดา เป็นส่วนผสมของแร่ธาตุที่เตรียมขึ้นโดยเฉพาะเพื่อจำลองพื้นผิวดวงจันทร์ และไม่มีสารอินทรีย์

วัสดุตั้งต้นเป็นหินบะซอลต์ เช่นเดียวกับในเรโกลิธของดวงจันทร์ รุ่นภาคพื้นดินยังมีแก้วภูเขาไฟธรรมชาติเป็นอะนาล็อกสำหรับ "จับเป็นแก้ว”—เศษแร่ขนาดเล็กผสมกับแก้วที่หลอมเหลว—ซึ่งมีอยู่มากมายในเรโกลิธของดวงจันทร์

นักวิทยาศาสตร์ยอมรับว่า agglutinates เป็นหนึ่งในสาเหตุที่เป็นไปได้ของการขาดการเจริญเติบโตของต้นกล้าในดิน Apollo เมื่อเปรียบเทียบกับดินบนบก และสำหรับความแตกต่างของรูปแบบการเติบโตระหว่างตัวอย่างดวงจันทร์ทั้งสามตัวอย่าง

Agglutinates เป็นลักษณะทั่วไปของพื้นผิวดวงจันทร์ น่าแปลกที่พวกเขาถูกสร้างขึ้นโดยกระบวนการที่เรียกว่า "การทำสวนทางจันทรคติ" นี่เป็นวิธีที่รีโกลิธเปลี่ยนแปลงผ่านการทิ้งระเบิดที่พื้นผิวดวงจันทร์ด้วยการแผ่รังสีคอสมิก ลมสุริยะ และอุกกาบาตขนาดเล็ก หรือที่เรียกว่าการผุกร่อนในอวกาศ

เนื่องจากไม่มีบรรยากาศที่จะชะลออุกกาบาตขนาดเล็กที่กระทบพื้นผิว พวกมันจึงกระแทกที่ความเร็วสูง ทำให้เกิดการหลอมเหลวและดับ (การทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว) ที่จุดกระทบ

แร่กลุ่มเล็กๆ จะค่อยๆ ก่อตัวขึ้น ยึดเข้าด้วยกันด้วยแก้ว พวกเขายังมีอนุภาคโลหะเหล็กขนาดเล็ก (เหล็กนาโนเฟส) ที่เกิดขึ้นจากกระบวนการผุกร่อนในอวกาศ

ธาตุเหล็กนี้คือความแตกต่างที่ใหญ่ที่สุดระหว่างการจับกลุ่มคล้ายแก้วในตัวอย่าง Apollo กับแก้วภูเขาไฟตามธรรมชาติในตัวอย่างภาคพื้นดิน นี่เป็นสาเหตุที่เป็นไปได้มากที่สุดของความเครียดที่เกี่ยวข้องกับโลหะซึ่งเป็นที่รู้จักในโปรไฟล์ทางพันธุกรรมของพืช

ดังนั้นการปรากฏตัวของเกาะติดกันในพื้นผิวดวงจันทร์ทำให้ต้นกล้าอพอลโลต้องดิ้นรนเมื่อเทียบกับต้นกล้าที่ปลูกใน JSC-1A โดยเฉพาะต้นกล้าอพอลโล 11 จำนวนของเกาะติดกันในตัวอย่างเรโกลิธของดวงจันทร์ขึ้นอยู่กับระยะเวลาที่วัสดุถูกเปิดเผยบนพื้นผิว ซึ่งเรียกว่า “วุฒิภาวะ” ของดินจันทรคติ

ดินที่โตเต็มที่อยู่บนผิวน้ำมาเป็นเวลานาน พวกมันถูกพบในสถานที่ที่เรโกลิธไม่ถูกรบกวนจากเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นล่าสุดซึ่งทำให้เกิดหลุมอุกกาบาต ในขณะที่ดินที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะ (จากด้านล่างของพื้นผิว) เกิดขึ้นรอบๆ หลุมอุกกาบาตสดและบนทางลาดของปล่องภูเขาไฟที่สูงชัน

ตัวอย่าง Apollo ทั้งสามตัวอย่างมีวุฒิภาวะที่แตกต่างกัน โดยวัสดุ Apollo 11 นั้นมีความสมบูรณ์มากที่สุด ประกอบด้วยธาตุเหล็กที่มีนาโนเฟสมากที่สุดและแสดงเครื่องหมายความเครียดที่เกี่ยวข้องกับโลหะสูงสุดในรายละเอียดทางพันธุกรรม

ความสำคัญของดินอ่อน

การศึกษาสรุปว่ารีโกลิธที่โตเต็มที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับการปลูกต้นกล้าที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าดินที่โตเต็มที่น้อยกว่า นี่เป็นข้อสรุปที่สำคัญ เพราะมันแสดงให้เห็นว่าพืชสามารถเติบโตได้ในที่อยู่อาศัยของดวงจันทร์โดยใช้รีโกลิธเป็นทรัพยากร แต่ว่าที่ตั้งของที่อยู่อาศัยควรได้รับคำแนะนำจากความสมบูรณ์ของดิน

และสุดท้ายก็นึกขึ้นได้ว่าการค้นพบนี้สามารถนำไปใช้กับพื้นที่ยากจนบางแห่งในโลกของเราได้เช่นกัน ฉันไม่ต้องการที่จะซักซ้อมข้อโต้แย้งเก่า ๆ ที่ว่า "ทำไมจึงใช้เงินทั้งหมดนี้ในการวิจัยอวกาศ ในเมื่อสามารถนำไปใช้ในโรงเรียนและโรงพยาบาลได้ดีกว่า" ที่จะเป็นหัวข้อของบทความที่แตกต่างกัน

แต่มีการพัฒนาทางเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นจากการวิจัยนี้ที่สามารถนำไปใช้กับโลกได้หรือไม่? สิ่งที่ได้เรียนรู้เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับความเครียดสามารถนำไปใช้เพื่อพัฒนาพืชผลที่ทนแล้งได้หรือไม่? หรือพืชที่สามารถทนต่อโลหะในระดับที่สูงขึ้น?

คงจะเป็นความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่หากการทำให้พืชเติบโตบนดวงจันทร์มีส่วนสำคัญในการช่วยให้สวนต่างๆ เติบโตบนโลกใบนี้

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

เครดิตภาพ: เควินกิลล์ / Flickr

ประทับเวลา: May 15, 2022