Поселенці на Місяці: вчені кажуть, що рослини найкраще будуть рости в місячному «грунті» зі свіжих ударних кратерів

Що вам потрібно, щоб ваш сад ріс? Окрім великої кількості сонячного світла, яке чергується з невеликим дощем, і зайнятих бджіл і метеликів, які запилюють рослини, вам потрібен хороший, багатий ґрунт, щоб забезпечити необхідні мінерали. Але уявіть, що у вас немає родючого ґрунту, чи дощу, чи бджіл і метеликів. І сонячне світло було або надто різким і прямим, або його взагалі не було, що спричиняло мороз.

Чи можуть рослини рости в такому середовищі, і якщо так, то які? Це питання, що колоністів на Місяці (і Марс) доведеться впоратися, якщо (або коли) дослідження людьми наших планет-сусідів продовжиться. Тепер нове дослідження, опубліковано в журналі комунікацій, почав надавати відповіді.

Дослідники, які стояли за дослідженням, культивували цю швидкорослу рослину Arabidopsis thaliana у зразках місячного реголіту (ґрунту), привезених астронавтами Аполлона з трьох різних місць на Місяці.

Сухий і безплідний ґрунт

Це не перший раз були зроблені спроби вирощувати рослини в місячний реголіт, але це перший, хто продемонстрував, чому вони не процвітають.

Місячний реголіт сильно відрізняється від земних ґрунтів. Для початку, він не містить органічних речовин (хробаків, бактерій, гниючої рослинної речовини), характерних для ґрунту на Землі. Він також не має внутрішнього вмісту води.

Але він складається з тих самих мінералів, що й земний ґрунт, тому, якщо припустити, що брак води, сонячного світла та повітря компенсується вирощуванням рослин у місячному середовищі існування, тоді реголіт може мати потенціал для вирощування рослин.

Дослідження показали, що це дійсно так. Насіння A. thaliana проростали з тією ж швидкістю в матеріалі Аполлона, що й у земному ґрунті. Але в той час як рослини в наземному ґрунті продовжували розвивати кореневі пагони та пускати листя, саджанці Аполлона були загальмованими та мали слабкий ріст коренів.

Основним напрямом дослідження було вивчення рослин на генетичному рівні. Це дозволило вченим визначити, які конкретні фактори навколишнього середовища викликали найсильнішу генетичну реакцію на стрес. Вони виявили, що більшість стресових реакцій у всіх проростках Аполлона походить від солей, металу та кисню, які мають високу реакційну здатність (останні два з яких не є поширеними в земному ґрунті) у місячних зразках.

Три зразки Apollo постраждали різною мірою, причому зразки Apollo 11 зростали найповільніше. З огляду на те, що хімічний і мінералогічний склад трьох ґрунтів Аполлона був досить подібним один до одного та до наземного зразка, дослідники підозрювали, що поживні речовини були не єдиною силою.

Наземний ґрунт, названий АТ-1А, не був звичайним ґрунтом. Це була суміш мінералів, підготовлена ​​спеціально для імітації місячної поверхні, і не містила органічної речовини.

Вихідним матеріалом був базальт, як і в місячному реголіті. Наземна версія також містила природне вулканічне скло як аналог «склоподібні аглютинати” — невеликі мінеральні уламки, змішані з розплавленим склом, яких багато в місячному реголіті.

Вчені визнали агглютинати однією з потенційних причин відсутності росту саджанців у ґрунті Аполлона порівняно з земним ґрунтом, а також різниці в моделях росту між трьома місячними зразками.

Аглютинати є загальною рисою місячної поверхні. За іронією долі, вони утворюються в результаті процесу, який називають «місячним садівництвом». Це спосіб зміни реголіту через бомбардування поверхні Місяця космічним випромінюванням, сонячним вітром і дрібними метеоритами, також відоме як космічне вивітрювання.

Оскільки немає атмосфери, яка б уповільнила крихітні метеорити, що вдаряються об поверхню, вони стикаються з високою швидкістю, спричиняючи плавлення, а потім гасіння (швидке охолодження) у місці падіння.

Поступово утворюються дрібні агрегати мінералів, які скріплюються склом. Вони також містять крихітні частинки металевого заліза (нанофазного заліза), утвореного в процесі космічного вивітрювання.

Саме це залізо є найбільшою різницею між склоподібними аглютинатами у зразках Аполлона та природним вулканічним склом у земному зразку. Це також було найбільш імовірною причиною стресу, пов'язаного з металом, визнаного в генетичних профілях рослини.

Таким чином, наявність агглютинатів у місячних субстратах спричинила труднощі для саджанців Аполлона порівняно з саджанцями, вирощеними в АТ-1А, зокрема з Аполлона 11. Велика кількість аглютинатів у зразку місячного реголіту залежить від тривалості часу, протягом якого матеріал був відкритий на поверхні, що називається «зрілість» місячного ґрунту.

Дуже зрілі ґрунти вже давно знаходяться на поверхні. Вони знаходяться в місцях, де реголіт не був порушений останніми ударними подіями, які створили кратери, тоді як незрілі ґрунти (з-під поверхні) виникають навколо свіжих кратерів і на крутих схилах кратерів.

Три зразки Apollo мали різну зрілість, причому матеріал Apollo 11 був найбільш зрілим. Він містив найбільше нанофазного заліза та демонстрував найвищі маркери стресу, пов’язані з металом, у своєму генетичному профілі.

Значення молодого ґрунту

Дослідження прийшло до висновку, що більш зрілий реголіт був менш ефективним субстратом для вирощування розсади, ніж менш зрілий ґрунт. Це важливий висновок, оскільки він демонструє, що рослини можна вирощувати в місячних середовищах існування, використовуючи реголіт як ресурс. Але при розташуванні місця проживання слід орієнтуватися на зрілість грунту.

І остання думка: мене вразило, що висновки також можуть стосуватися деяких бідних регіонів нашого світу. Я не хочу повторювати старий аргумент: «Навіщо витрачати всі ці гроші на космічні дослідження, якщо їх краще витратити на школи та лікарні?». Це буде тема іншої статті.

Але чи існують технологічні розробки, які виникли в результаті цього дослідження, які можна застосувати на Землі? Чи можна те, що ми дізналися про генетичні зміни, пов’язані зі стресом, використати для вирощування більш стійких до посухи культур? Або рослини, які можуть витримувати більш високий рівень металів?

Було б великим досягненням, якби вирощування рослин на Місяці допомогло садам стати зеленішими на Землі.

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.

Зображення Фото: Кевін Гілл / Flickr

• Coinsmart. Найкраща в Європі біржа біткойн та криптовалют.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. БЕЗКОШТОВНИЙ ДОСТУП.
• CryptoHawk. Альткойн Радар. Безкоштовне випробування.
• Джерело: https://singularityhub.com/2022/05/15/moon-settlers-scientists-say-plants-will-grow-best-in-lunar-soil-from-fresh-impact-craters/