Ora sappiamo per certo, la regolite lunare (aka suolo lunare) è in grado di far crescere la vegetazione. Ma le piante coltivate in terreni lunari più giovani sono meno stressate rispetto alle piante coltivate in terreni più maturi.
I risultati, che sono stati pubblicati il 12 maggio sulla rivista Communications Biology, sono passaggi fondamentali per comprendere come i futuri residenti a lungo termine sulla luna potrebbero essere in grado di produrre il proprio cibo e ossigeno attraverso l'agricoltura lunare. Questi esperimenti sono i primi tentativi di coltivare piante in una vera regolite lunare piuttosto che in un simulante del suolo.
"È davvero una buona notizia che le piante possano crescere nei suoli lunari", ha detto il coautore dello studio Robert Ferl, un biologo spaziale dell'Università della Florida, durante una conferenza stampa dell'11 maggio. Le sfide che le piante hanno affrontato mostrano che "c'è della biologia molto interessante, biologia lunare, chimica biologica lunare, che deve ancora essere appresa. Ma la linea di fondo è che fino a quando non è stato effettivamente fatto, nessuno sapeva se le piante, in particolare le radici delle piante, sarebbe in grado di interagire con un terreno molto tagliente e molto antagonistico che presenta la regolite lunare."
ContenutiI ricercatori hanno seminato il crescione (Arabidopsis thaliana ) semi in piccole quantità di regolite conservati dai siti di atterraggio dell'Apollo 11, Apollo 12 e Apollo 17, nonché in simulante del suolo lunare. Arabidopsis le piante, che sono imparentate con senape, cavolfiori, broccoli, cavoli e rape, sono state coltivate in un'ampia varietà di suoli e ambienti, anche nello spazio.
"È commestibile, ma non è particolarmente gustoso", ha detto l'autrice principale e biologa vegetale Anna-Lisa Paul. "Scopriamo molto che può essere tradotto in piante coltivate osservando Arabidopsis ."
Inoltre, Arabidopsis le piante sono piccole e hanno un ciclo di crescita di circa un mese, che è l'ideale quando si cerca di coltivarle in circa un cucchiaino di regolite lunare.
I ricercatori hanno scoperto che tutti e tre i suoli lunari erano in grado di coltivare piante, ma con qualche difficoltà. Rispetto ai campioni di controllo coltivati nel suolo simulante lunare, le piante coltivate nella regolite lunare reale avevano sistemi di radici più rachitici, una crescita più lenta e chiome fogliari meno estese, e mostravano anche risposte allo stress come una pigmentazione fogliare verde più profonda o viola.
Sebbene tutte le piante coltivate nel suolo lunare fossero stressate, alcune erano più stressate di altre. Le piante coltivate nella regolite dell'Apollo 11 erano le più stressate e le piante nella regolite dell'Apollo 17 erano le meno stressate.
Sebbene l'Apollo 11, l'Apollo 12 e l'Apollo 17 siano tutti atterrati nelle regioni basaltiche della luna, i siti hanno mostrato alcune differenze chiave. Regolite nel sito dell'Apollo 11 è considerato il terreno più maturo dei tre. Il sito è stato esposto più a lungo alla superficie lunare, il che ha causato l'invecchiamento del suo suolo dal vento solare, dai raggi cosmici e dagli impatti di micrometeoriti. Questi processi di maturazione possono alterare la chimica, la granularità e il contenuto di vetro della regolite. Anche gli altri due siti sono stati "maturati" da questi processi, ma in misura minore, almeno l'Apollo 17.
Il team ha eseguito l'analisi genetica sulle piante dopo 20 giorni di crescita e ha scoperto che le piante coltivate con regolite mostravano risposte allo stress legate a sale, metalli e specie reattive dell'ossigeno. Questi risultati hanno suggerito che gran parte della difficoltà delle piante era correlata alle differenze chimiche tra la regolite lunare e il simulante del suolo lunare, come lo stato di ossidazione del ferro.
Il ferro lunare tende ad essere in uno stato metallico ionizzato, mentre il simulante e il suolo terrestre tendono a contenere ossidi di ferro a cui le piante possono accedere più facilmente. Il ferro ionizzato deriva dalle interazioni con il vento solare, il che spiega perché il terreno più maturo, quello dell'Apollo 11, ha coltivato le piante più stressate.
"I simulanti sono incredibilmente utili, diciamo, per scopi ingegneristici... Sono meravigliosi per determinare se il tuo rover si fermerà o meno nel terreno", ha detto il coautore Stephen Elardo, geochimico planetario dell'Università della Florida. "Ma quando arrivi alla chimica a cui accedono le piante, non sono proprio uno a uno. Il diavolo è nei dettagli e alla fine le piante sono preoccupate per i dettagli."
Questi risultati mostrano che la regolite lunare è in grado di supportare la crescita delle piante, che saranno una componente integrante di qualsiasi habitat lunare a lungo termine. Gli impianti saranno in grado di supportare funzioni chiave come il riciclaggio dell'acqua; rimozione dell'anidride carbonica; e produzione di ossigeno, cibo e nutrienti.
"È un esperimento ben organizzato e ponderato per testare piante in crescita sulla reale regolite lunare restituita dalle missioni Apollo 11, 12 e 17", ha affermato Edward Guinan, astronomo della Villanova University in Pennsylvania che ha condotto esperimenti sulle piante sulla luna e Simulanti del suolo di Marte. "Come sottolineano gli autori, le piante di prova sono stressate e non crescono bene. Le piante hanno le caratteristiche di piante coltivate in terreni salati o ricchi di metalli. Forse provare diverse piante terrestri che crescono bene in terreni poveri o salati potrebbe essere un seguito interessante". Guinan non è stato coinvolto in questa ricerca.
Questo studio mostra anche che, sebbene le piante possano essere coltivate utilizzando risorse lunari in situ, la provenienza di tali risorse sarà importante per il successo della crescita delle piante.
Indipendentemente da dove i futuri esploratori lunari costruiscono un habitat, "possiamo scegliere dove estrarre i materiali da utilizzare come substrato per gli habitat di crescita", ha detto Paul. "È da dove vengono estratti i materiali che fa la differenza, non dove esiste l'habitat."
Kimberly M. S. Cartier è un giornalista scientifico senior per Eos.org. Ha un dottorato di ricerca nei pianeti extrasolari e copre le scienze spaziali, i cambiamenti climatici e la diversità STEM, la giustizia e l'istruzione.
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