Ученые выращивают первые в своем роде саженцы в грязи Луны Аполлона

Двенадцать граммов Луны прибыли в лабораторию Роберта Феррелла в неукрашенной почтовой коробке.

Феррелл, садовод из Университета Флориды, ждал этого момента более десяти лет. Небольшая коробка с грязью, на которой стоит почтовая марка НАСА, содержит некоторые из последних неоткрытых образцов лунной пыли или реголита, собранных астронавтами на борту космического корабля «Аполлон-11». 12 И 17 миссии. Феррелл вспоминает, что, несмотря на месяцы практики, он поднимал образец дрожащими руками. “Это ужасная, страшная вещь. Я имею в виду, что произойдет, если вы ее уроните?”, – говорит он. Феррелл и его команда были на грани того, чтобы стать первыми исследователями, выращивающими растения в настоящем лунном грунте.

Эксперимент получил зеленый свет в рамках недавнего всплеска лунных исследований, подпитываемых программой NASA Artemis, целью которой является возвращение людей на Луну в конце этого десятилетия. На этот раз НАСА хочет более устойчиво исследовать Луну, создав наземные аванпосты для долгосрочного пребывания, а также орбитальную космическую станцию ​​под названием «Ворота» — обе жизненно важные задачи, по словам космического агентства, для возможных космических полетов на Марс. Ученые считают, что для этих более длительных миссий потребуется устойчивый источник пищи. «Все человеческие исследования были обусловлены способностью кормить экипажи», — говорит Джилл Коуторн, исследователь из Осаки, Япония, для Международной исследовательской инициативы по астроботани.

Исследование Феррела, опубликованное в Коммуникационная биология В мае он представляет собой важный первый шаг в этом путешествии, поскольку он, наконец, доказывает, что растения могут расти в лунной почве. Тем не менее, саженцы не смогли по-настоящему процветать только в реголите, что указывает на то, что будущие лунные производители должны будут удобрять свою почву перед посадкой сельскохозяйственных культур.

Чтобы протестировать лунный грунт, Феррелл и его команда разделили образцы на 12 контейнеров по 900 миллиграммов каждый, которые были посажены в каждую коробочку с семенами. арабидопсис талийский (Родственник горчицы и капусты — очень выносливая капуста и стандартная «живая модель» в биологии.) Они довольны тем, что семена успешно взошли. Однако саженцы столкнулись с трудностями на следующем этапе роста: формирование здоровой корневой системы. «Это оказалось проблемой, — говорит Феррелл. Почки Аполлона росли медленно и демонстрировали признаки сильного стресса, связанного с избытком соли, минералов и окислением почвы. Во многом это связано с внеземными условиями, в которых образовался лунный реголит — он подвергался воздействию солнечных ветров, космических лучей и ударов метеоритов в течение миллиардов лет. Но так же важны компоненты, которых в нем не хватает – вода и микробы.

Микробы являются одним из важнейших компонентов любой почвы. «Они играют большую роль», — говорит Гретхен Норт, эколог-физиолог из Западного колледжа, не участвовавшая в исследовании. Симбиотические бактерии помогают растениям регулировать гормоны роста, бороться с патогенами, снижать стресс окружающей среды и поглощать важные питательные вещества, такие как азот. Однако в лунном реголите отсутствует естественный микробиом. Без этой сложной биологической сети растения, выращенные в грязи Луны, с трудом справлялись с поглощением питательных веществ и стрессом.

Недостаток воды также может изменить консистенцию почвы в худшую сторону. Реголит, который является полностью небиологическим, может стать очень плотным, как цемент, при добавлении воды. «Тяжело превратить этот материал в рок, — говорит Которн.

Но это не обязательно означает, что лунный реголит нельзя превратить в жизнеспособную почву, добавив в посевы дополнительные питательные вещества или компост для стимулирования роста микробов. Даже если мы возьмем почву такой, какая она есть, растения могут жить в течение одного или двух поколений по мере их возникновения. «Культурные растения действительно способны тянуть свои пояса и делать их маленькими», — говорит Норт. Однако без надлежащей обработки почвы «через некоторое время они, вероятно, не будут выполнять важные функции, для которых нам нужны посевы».

Несмотря на эти питательные и микробные препятствия для лунного земледелия, Норт, изучавший рост растений в условиях, имитирующих Марс, считает, что Луна обеспечивает более плодородную почву, чем ржавая почва Красной планеты. Это потому, что марсианский реголит полон перхлората, окисляющего соединения, которое замедляет рост растений и может быть вредным для человека.

Рано или поздно возможность выращивать урожай за пределами Земли станет жизненно важной для жизни и работы в космосе. Будь то в тропической среде обитания или во время длительных межпланетных перелетов, растения могут быть не только устойчивым источником пищи, но и полезными компонентами системы жизнеобеспечения, производя кислород и очищая воздух от избытка углекислого газа. Говорит Джейк Бличер, главный научный сотрудник Управления исследований и операций НАСА, который также не участвовал в исследовании в Которне. Более того, методы выращивания сельскохозяйственных культур из земного реголита могут быть полезны и для ведения сельского хозяйства на высокопитательных почвах и истощенных здесь, на Земле, водах.

«Большинство из нас не полетят в космос, — говорит Которн. «Но если мы сможем разработать способ выращивания этих видов сельскохозяйственных культур в такой неумолимой среде, как поверхность Луны, тогда мы сможем применить это к нашим продовольственным проблемам в регионах, которые больше не могут выращивать пищу».

В будущем Феррелл хотел бы продолжить изучение того, как жизнь может закрепиться в засушливых почвах инопланетян. Но пока он и его коллеги благодарны за возможность испытать один из немногих кусочков лунного грунта на Земле. «Для нас это было и остается настоящей привилегией, — говорит он.

Leave a Comment