Moon Settlers: Scientists Say Plants Will Grow Best In Lunar ‘Soil’ From Fresh Impact Craters

Újra kiadta Platón

Követő: 0

Mi kell ahhoz, hogy a kerted növekedjen? A sok napsütés és az enyhe esőzések váltakozása – és a nyüzsgő méhek és lepkék a növények beporzásához – mellett jó, gazdag talajra van szüksége az alapvető ásványi anyagok biztosításához. De képzeld el, hogy nem volt gazdag talajod, vagy záporok, méhek és pillangók. És a napsütés vagy túl durva és közvetlen volt, vagy hiányzott – fagyos hőmérsékletet okozott.

Növekedhetnek-e növények ilyen környezetben – és ha igen, melyek? Ez az a kérdés telepesek a Holdon (és a Marsnak) meg kell küzdenie, ha (vagy mikor) folytatódik bolygószomszédjaink emberi kutatása. Most egy új tanulmány, megjelent a kommunikációs biológiában, elkezdett választ adni.

A tanulmány mögött álló kutatók a gyorsan növekvő növényt termesztették Arabidopsis thaliana holdi regolit (talaj) mintáiban, amelyeket a Hold három különböző helyéről hoztak vissza az Apollo űrhajósai.

Száraz és terméketlen talaj

Nem ez az első alkalom történtek kísérletek növényeket termeszteni benne holdregolit, de ez az első, amely bemutatja, miért nem boldogulnak.

A holdi regolit nagyon különbözik a szárazföldi talajoktól. Kezdetben nem tartalmaz szerves anyagokat (férgek, baktériumok, bomló növényi anyagok), ami a Föld talajára jellemző. Nincs benne víztartalma sem.

De ugyanazokból az ásványi anyagokból áll, mint a szárazföldi talajok, tehát ha feltételezzük, hogy a víz, a napfény és a levegő hiányát a holdi élőhelyen belüli növények termesztése enyhíti, akkor a regolitban lehetőség nyílik növények termesztésére.

A kutatás kimutatta, hogy ez valóban így van. A magvak A. thaliana ugyanolyan sebességgel csíráztak az Apollo-anyagban, mint a szárazföldi talajban. Ám míg a szárazföldi talajban a növények tovább fejlődtek a gyökérállományban és kihullottak a levelek, az Apollo palánták csökevényesek voltak, és gyengén növekedtek a gyökér.

A kutatás fő célja a növények genetikai szintű vizsgálata volt. Ez lehetővé tette a tudósok számára, hogy felismerjék, mely konkrét környezeti tényezők váltották ki a legerősebb genetikai választ a stresszre. Azt találták, hogy az összes Apollo palántában a stresszreakció nagy része sókból, fémekből és oxigénből származik, amelyek nagyon reaktívak (ezek közül az utolsó kettő nem gyakori a szárazföldi talajban) a holdmintákban.

A kísérletben termesztett növények képe. — Kísérleti eredmények, minden talajhoz más-más kúttal. Kép jóváírása: Paul et al., CC BY-SA

A három Apollo mintát különböző mértékben érintették, az Apollo 11 minták növekedtek a leglassabban. Tekintettel arra, hogy a három Apollo-talaj kémiai és ásványi összetétele meglehetősen hasonló volt egymáshoz és a szárazföldi mintához, a kutatók azt gyanították, hogy nem a tápanyagok az egyetlen erő.

A JSC-1A nevű szárazföldi talaj nem volt szabályos talaj. Ásványok keveréke volt, amelyet kifejezetten a Hold felszínének szimulálására készítettek, és nem tartalmazott szerves anyagot.

A kiindulási anyag bazalt volt, akárcsak a holdregolitban. A földi változat természetes vulkáni üveget is tartalmazott a „üveges agglutinátumok” – apró ásványi töredékek olvadt üveggel keverve –, amelyek bőségesen előfordulnak a holdi regolitban.

A tudósok felismerték, hogy az agglutinátumok az egyik lehetséges oka annak, hogy az Apollón talajban a palánták nem növekszenek a szárazföldi talajhoz képest, valamint a három holdi minta növekedési mintái közötti különbségek miatt.

Az agglutinátok a Hold felszínének közös jellemzői. Ironikus módon a „holdkertészetnek” nevezett folyamat alakítja ki őket. Így változik a regolit a Hold felszínének kozmikus sugárzás, napszél és apró meteoritok általi bombázása révén, amelyet űrmállásnak is neveznek.

Mivel nincs atmoszféra, amely lelassítaná a felszínre csapódó apró meteoritokat, nagy sebességgel csapódnak be, olvadást, majd kioltást (gyors lehűlést) okozva a becsapódás helyén.

Fokozatosan apró ásványi halmazok halmozódnak fel, amelyeket az üveg tart össze. Tartalmaznak apró vasfém (nanofázisú vas) részecskéket is, amelyek a tér időjárási folyamata során keletkeznek.

Ez a vas jelenti a legnagyobb különbséget az Apollo minták üvegszerű agglutinátumai és a szárazföldi minták természetes vulkáni üvegei között. Ez volt a legvalószínűbb oka a növény genetikai profiljában felismert fémekkel kapcsolatos stressznek is.

Tehát az agglutinátok jelenléte a holdi szubsztrátumokban az Apollo palánták küzdelmét okozta a JSC-1A-ban termesztett palántákhoz képest, különösen az Apollo 11-hez képest. Az agglutinátumok bősége egy holdi regolit mintában attól az időtartamtól függ, ameddig az anyag a felszínen volt, amit a „érettség” egy holdtalaj.

Nagyon érett talajok már régóta a felszínen vannak. Olyan helyeken találhatók, ahol a regolitot nem bolygatták meg az újabb becsapódási események, amelyek krátereket hoztak létre, míg az éretlen talajok (a felszín alól) friss kráterek körül és meredek kráterlejtőkön fordulnak elő.

A három Apollo minta különböző érettségű volt, az Apollo 11 anyag a legérettebb. Ez tartalmazta a legtöbb nanofázisú vasat, és genetikai profiljában a legmagasabb fém-asszociált stresszmarkereket mutatta.

A fiatal talaj jelentősége

A tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy az érettebb regolit kevésbé hatékony szubsztrátum a palántaneveléshez, mint a kevésbé érett talaj. Ez egy fontos következtetés, mert azt bizonyítja, hogy növényeket lehet termeszteni holdi élőhelyeken a regolit erőforrásként való felhasználásával. De hogy az élőhely elhelyezkedését a talaj érettsége vezérelje.

És egy utolsó gondolat: eszembe jutott, hogy a megállapítások világunk egyes elszegényedett régióira is vonatkozhatnak. Nem szeretném elismételni azt a régi érvet, hogy „miért költsük ezt a pénzt űrkutatásra, ha jobban el lehetne költeni iskolákra és kórházakra?”. Ez egy másik cikk témája lenne.

De vannak-e olyan technológiai fejlesztések, amelyek ebből a kutatásból származnak, és amelyek alkalmazhatók lehetnek a Földön? A stresszhez kapcsolódó genetikai változásokról tanultak felhasználhatók-e szárazságtűrőbb növények kifejlesztésére? Vagy olyan növények, amelyek elviselik a nagyobb mennyiségű fémet?

Nagy eredmény lenne, ha a növények Holdon történő termesztése nagyban hozzájárulna a kertek zöldebbé válásához a Földön.

Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.

Kép: Kevin Gill / Flickr

Időbélyeg: May 15, 2022