Rośliny mogą rosnąć w księżycowej glebie, ale nie do końca się im to podoba

Po raz pierwszy w historii naukowcy dokonali uprawy roślin w podłożu sprowadzonym z Księżyca w ramach misji Apollo. Eksperyment pokazał dwie rzeczy – po pierwsze, że uprawa roślin na Księżycu jest możliwa, a po drugie, że raczej nieprędko wykorzystamy ten fakt ze względu na to, z jakimi problemami się ona wiąże.

Przełomowe badania, które wymagały pokonania wielu przeszkód

Autorzy pracy naukowej, która została opublikowana w czasopiśmie Communications Biology, zasiali w podłożu księżycowym nasiona rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana). W ramach swoich badań wykorzystali próbki pobrane na Księżycu w ramach misji Apollo 11, 12 i 17. Rzecz jasna, uzyskanie tych próbek nie było łatwe.

Badacze wystosowali na przestrzeni 11 lat trzy formalne prośby do NASA o udostępnienie próbek z misji Apollo do badań nad uprawą roślin. W końcu NASA prośby spełniła i udostępniła im 12 gramów księżycowej materii. To zaledwie kilka łyżeczek. Na szczęście naukowcy przez lata pracowali z symulowaną glebą księżycową, próbując ustalić minimalny procent próbki potrzebny do przeprowadzenia eksperymentu, tak aby nie zmarnować jej ani grama. Kluczowym elementem tych analiz okazała się symulowana materia księżycowa o oznaczeniu JSC-1A. Naukowcy wykorzystali ją potem w uprawie kontrolnej grupy roślin badania.

Uprawa rzodkiewnika pospolitego w próbkach regolitu księżycowego oraz ziemskim pyle wulkanicznym i w symulowanym regolicie księżycowym. | Źródło: UF/IFAS/Tyler Jones

„Kiedy poznaliśmy minimum, z którym mogliśmy pracować, wynoszące 1 gram na roślinę, wiedzieliśmy, o ile prosić.”, poinformowali uczeni. „Aby badanie było solidne pod względem statystycznym, potrzebowaliśmy czterech roślin na próbkę księżycową. To stanowiło podstawę naszej prośby wystosowanej do NASA.”

Ziemska gleba a księżycowy regolit

Rzecz jasna, ziemska gleba zgoła różni się od regolitu pokrywającego powierzchnię Księżyca. Drobiny księżycowego regolitu są ostre, ścierne i nie zawierają żadnych substancji organicznych. Co więcej, zawiera on formy pewnych pierwiastków, na przykład żelaza, które nie występują w glebach na Ziemi. Pełno w nim również odłamków wulkanicznego szkła. Nie należy też zapominać o tym, że Księżyc posiada niezwykle cienką i rzadką atmosferę, przez co jest bombardowany kosmicznym promieniowaniem.

Istotny jest też fakt, że próbka księżycowego regolitu próbce księżycowego regolitu nierówna. To dlatego, że na przykład podczas misji Apollo 11 próbki pobrano bezpośrednio z powierzchni Księżyca, a podczas Apollo 12 i 17 z głębszych warstw. Dlatego autorzy pracy z Communications Biology przetestowali je oddzielnie, obok wspomnianej symulowanej gleby księżycowej oraz popiołu wulkanicznego pochodzącego z Ziemi.

Zaskakujące wyniki eksperymentu i ich znaczenie

Dlaczego naukowcy zdecydowali się na uprawę w księżycowym regolicie akurat rzodkiewnika pospolitego. Dlatego, że jak sami wyjaśnili, jego genom został dobrze zsekwencjonowany i zmapowany, a rola większości jego genów jest znana. Dzięki temu byli w stanie dostrzec, które ze swoich genów roślina wykorzystała, by zaadaptować się do uprawy w glebie księżycowej. Poza tym, rzodkiewnik pospolity jest malutki, co pozwoliło na jego uprawę w próbkach o masie zaledwie 1 grama.

O dziwo, rzodkiewnik wyrósł we wszystkich badanych przez naukowców próbkach. Niemniej, w przypadku faktycznego regolitu księżycowego tempo jego wzrostu i wzrostu jego liści było mniejsze. Poza tym, korzenie grupy badawczej w porównaniu do korzeni grupy kontrolnej były skarłowaciałe. Wszystko to odebrano jako oznaki stresu, tak jak czerwonawe zabarwienie roślin uprawianych w regolicie z misji Apollo.

Przygotowywanie rośliny, która wyrosła w ramach eksperymentu, do badań genetycznych. | Źródło: UF/IFAS/Tyler Jones

Jak pokazały badania, najlepiej do uprawy roślin na księżycu nadawałby się regolit znajdujący się pod powierzchnią, a nie bezpośrednio na niej. Regolit powierzchniowy, ze względu na większą zawartość metali ciężkich oraz większe napromieniowanie i nie tylko, poddaje roślinny największemu stresowi, najbardziej utrudniając ich rozwój.

Chyba nie trzeba nikomu tłumaczyć, dlaczego prowadzenie badań tego typu jest istotne. Jeżeli kiedykolwiek na Księżycu miałaby powstać stacja badawcza czy kolonia, dobrze by było, gdyby jej mieszkańcy mogli uprawiać tam rośliny z wykorzystaniem tego, co jest tam dostępne, bez konieczności transportowania podłoża do uprawy z Ziemi.

W tej chwili widać, że uprawa roślin na Księżycu nie będzie łatwa. Naukowcy myślą już jednak nad tym, jak rozwiązać wiążące się z nią problemy.

Źródło: Gizmodo, fot. tyt. UF/IFAS/Tyler Jones