To pierwsze takie osiągnięcie w historii ludzkości. Naukowcy z Uniwersytetu Florydy poczynili ogromny krok w eksploracji Księżyca - w próbkach jego gleby udało się im wyhodować rośliny. Zbadali także, jak roślinność reaguje na podłoże, które diametralnie różni się od tego występującego na Ziemi. Wynikami pochwalili się w artykule do czasopisma naukowego "Communications Biology".
Eksperyment stanowi pierwszy i ogromny krok w kierunku upraw roślin na naszym naturalnym satelicie w celu pozyskiwania żywności i tlenu. Badania to część programu Artemis, którego celem jest powrót człowieka na naszego naturalnego satelitę.
- Artemis będzie wymagać lepszego zrozumienia, jak uprawiać rośliny w przestrzeni kosmicznej - stwierdził Rob Ferl, jeden z autorów badań i profesor nauk ogrodniczych na Uniwersytecie Florydy (UF).
Dlaczego rośliny są tak istotne na Księżycu
Zdaniem badaczki Anny-Lisy Paul, która również uczestniczyła w badaniach, nawet we wczesnym okresie eksploracji Księżyca rośliny odgrywają ważną rolę.
- Pomogły między innymi ustalić, że próbki gleby przywiezione z Księżyca nie są siedliskiem patogenów lub innych nieznanych składników, które mogłyby zaszkodzić życiu na Ziemi - powiedziała Paul.
Paul i Ferl są uznanymi na całym świecie ekspertami w dziedzinie badań nad roślinami w przestrzeni kosmicznej. W ramach Laboratorium Roślin Kosmicznych Uniwersytetu Florydy (UF) wysyłali eksperymenty na wahadłowce kosmiczne, na Międzynarodową Stację Kosmiczną oraz na loty suborbitalne.
- W przyszłych, dłuższych misjach kosmicznych możemy wykorzystać Księżyc jako miejsce startu lub lądowania. Sensowne byłoby wykorzystanie tamtejszej gleby do uprawy roślin - mówił Ferl. - Co się stanie, gdy wyhodujemy rośliny w glebie księżycowej, czyli w podłożu, do którego nie są przystosowane w drodze ewolucji. Jak rośliny zachowywałyby się w takich księżycowych szklarniach? Czy istnieliby księżycowi rolnicy? - zadawał pytania.
By uzyskać odpowiedź na te pytania naukowcy przeprowadzili pozornie prosty eksperyment - zasadzili nasiona w księżycowej glebie, podlali wodą, zapewnili typowe składniki odżywcze i światło, a następnie zapisali wyniki.
Sporo wyzwań
Utrudnieniem stała się nieznaczna ilość próbek. Naukowcy dysponowali zaledwie 12 gramami regolitu, który mogli przeznaczyć na ten eksperyment. Glebę tę pozyskano podczas misji Apollo 11, 12 i 17 na Księżyc. Paul i Ferl trzy razy w ciągu 11 lat starali się o możliwość rozpoczęcia badania.
Niewielka ilość gleby - nie wspominając już o jej ogromnym znaczeniu historycznym - sprawiła, że Paul i Ferl musieli przeprowadzić eksperyment na małą skalę i w starannie zaplanowany sposób. Aby wyhodować swój mały księżycowy ogródek, użyli probówek wielkości naparstka, które umieścili w plastikowych płytkach wykorzystywanych zwykle do hodowli komórek. Każda stanowiła specyficzny rodzaj doniczki. Po wypełnieniu każdej około gramem księżycowej gleby, naukowcy zwilżyli podłoże roztworem odżywczym i dodali kilka nasion rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis).
Naukowcy przygotowali także próby kontrolne - zasadzili rośliny w JSC-1A - substancji ziemskiej, która imituje prawdziwą glebę księżycową, a także w "udawanych" glebach marsjańskich i ziemskich z ekstremalnych środowisk.
"Nie przewidzieliśmy tego"
Przed rozpoczęciem eksperymentu badacze nie byli pewni, czy zasadzone nasiona będą w stanie wykiełkować. Okazało się jednak, że rośliny wyrosły w niemal wszystkich próbkach.
- Byliśmy zdumieni. Nie przewidzieliśmy tego - powiedział Paul. - To nam uświadomiło, że regolit nie zakłóca działania naturalnych substancji wspierających kiełkowanie roślin - dodał.
Jednak w miarę upływu czasu badacze zaobserwowali różnice między roślinami uprawianymi w glebie księżycowej a grupami kontrolnymi. Na przykład część roślin wyrastających z gleby księżycowej była mniejsza, rosła wolniej lub była bardziej zróżnicowana pod względem wielkości niż te z innych podłoży.
Paul wyjaśniła, że stało się tak, ponieważ rośliny starały się sprostać chemicznemu i strukturalnemu składowi księżycowej gleby.
- Na poziomie genetycznym rośliny wykorzystywały narzędzia zwykle używane do radzenia sobie ze stresem, takie jak sól i metale. Możemy więc wnioskować, że rośliny odbierają środowisko księżycowe jako stresujące - powiedziała Paul. - Docelowo chcielibyśmy wykorzystać dane dotyczące ekspresji genów, aby pomóc w ustaleniu, w jaki sposób możemy złagodzić ich reakcje na stres, tak aby miał niewielki wpływ na ich kondycję na Księżycu - dodała.
Zdaniem badaczy, reakcja roślin na glebę księżycową może być też związana z miejscem jej pobrania. Odkryli oni, że rośliny, które wykazały największe oznaki stresu, wyrosły z tak zwanej "dojrzałej gleby księżycowej". Podłoże to jest częściej narażone na działanie wiatru, który zmienia jego skład. Próbki pozyskane z bardziej spokojnych regionów Księżyca bardziej sprzyjały roślinom.
Kolejne pytania
Jak zauważył Stephen Elardo, adiunkt geologii na UF, uprawa roślin w regolicie może także wpływać na samą glebę.
- Księżyc jest bardzo, bardzo suchym miejscem. Jak minerały w glebie księżycowej zareagują na uprawę roślin, dodanie wody i składników odżywczych? Czy dzięki wodzie mineralogia stanie się bardziej przyjazna dla roślin? - pytał Elardo.
Kolejne badania mają przynieść odpowiedzi również i na te pytania. Na razie jednak naukowcy cieszą się z pierwszych kroków w kierunku uprawy roślin na Księżycu.
- Chcieliśmy przeprowadzić ten eksperyment, ponieważ od lat zastanawialiśmy się, czy rośliny wyrosłyby w glebie księżycowej. Okazało się, że odpowiedź jest twierdząca - powiedział Ferl.
Źródło: sciencedaily.com
Źródło zdjęcia głównego: Lick Observatory/ESA/Hubble