Di cosa hai bisogno per far crescere il tuo giardino? Oltre a tanto sole che si alterna a deboli rovesci di pioggia - e api e farfalle indaffarate per impollinare le piante - hai bisogno di un terreno buono e ricco per fornire minerali essenziali. Ma immagina di non avere un terreno fertile, né rovesci di pioggia, né api e farfalle. E il sole era troppo rigido e diretto o assente, causando temperature gelide.

Le piante potrebbero crescere in un ambiente del genere e, in caso affermativo, quali? Questa è la domanda che i coloni sulla luna (e su Marte) dovrebbero affrontare se (o quando) l'esplorazione umana dei nostri vicini planetari andrà avanti. Ora un nuovo studio, pubblicato su Biologia delle comunicazioni , ha iniziato a fornire risposte.

I ricercatori dietro lo studio hanno coltivato la pianta a crescita rapida Arabidopsis thaliana in campioni di regolite lunare (terreno) riportati da tre diversi luoghi sulla luna dagli astronauti dell'Apollo.

Terreno asciutto e arido

Questa non è la prima volta che si tenta di coltivare piante nella regolite lunare, ma è la prima a dimostrare perché non prosperano.

La regolite lunare è molto diversa dai suoli terrestri. Per cominciare, non contiene materia organica (vermi, batteri, materia vegetale in decomposizione) caratteristica del suolo sulla Terra. Né ha un contenuto di acqua intrinseco.

Ma è composto dagli stessi minerali dei suoli terrestri, quindi supponendo che la mancanza di acqua, luce solare e aria sia migliorata coltivando piante all'interno di un habitat lunare, allora la regolite potrebbe avere il potenziale per coltivare piante.

La ricerca ha mostrato che questo è davvero il caso. Semi di A. taliana germinarono alla stessa velocità nel materiale dell'Apollo come nel suolo terrestre. Ma mentre le piante nel terreno terrestre hanno continuato a sviluppare ceppi di radici e a mettere fuori le foglie, le piantine di Apollo erano rachitiche e avevano una scarsa crescita delle radici.

L'obiettivo principale della ricerca è stato quello di esaminare le piante a livello genetico. Ciò ha consentito agli scienziati di riconoscere quali fattori ambientali specifici hanno evocato le risposte genetiche più forti allo stress. Hanno scoperto che la maggior parte della reazione allo stress in tutte le piantine dell'Apollo proveniva da sali, metallo e ossigeno altamente reattivi (gli ultimi due dei quali non sono comuni nel suolo terrestre) nei campioni lunari.

I tre campioni dell'Apollo sono stati colpiti in misura diversa, con i campioni dell'Apollo 11 che sono stati i più lenti a crescere. Dato che la composizione chimica e mineralogica dei tre suoli dell'Apollo era abbastanza simile tra loro e al campione terrestre, i ricercatori sospettavano che i nutrienti non fossero l'unica forza in gioco.

Il suolo terrestre, chiamato JSC-1A, non era un suolo regolare. Era una miscela di minerali preparata appositamente per simulare la superficie lunare e non conteneva materia organica.

Il materiale di partenza era il basalto, proprio come nella regolite lunare. La versione terrestre conteneva anche vetro vulcanico naturale come analogo degli "agglutinati vetrosi" - piccoli frammenti minerali mescolati con vetro fuso - che abbondano nella regolite lunare.

Gli scienziati hanno riconosciuto gli agglutinati come una delle potenziali ragioni della mancanza di crescita delle piantine nel suolo dell'Apollo rispetto al suolo terrestre, e anche per la differenza nei modelli di crescita tra i tre campioni lunari.

Gli agglutinati sono una caratteristica comune della superficie lunare. Ironia della sorte, sono formati da un processo denominato "giardinaggio lunare". Questo è il modo in cui cambia la regolite, attraverso il bombardamento della superficie lunare da parte di radiazioni cosmiche, vento solare e minuscoli meteoriti, noti anche come agenti atmosferici spaziali.

Poiché non c'è atmosfera per rallentare i minuscoli meteoriti che colpiscono la superficie, essi impattano ad alta velocità, provocando lo scioglimento e quindi l'estinzione (rapido raffreddamento) nel sito dell'impatto.

A poco a poco si formano piccoli aggregati di minerali tenuti insieme dal vetro. Contengono anche minuscole particelle di ferro metallico (ferro nanofase) formate dal processo di alterazione spaziale.

È questo ferro che è la più grande differenza tra gli agglutinati vetrosi nei campioni Apollo e il vetro vulcanico naturale nel campione terrestre. Questa era anche la causa più probabile dello stress associato ai metalli riconosciuto nei profili genetici della pianta.

Quindi la presenza di agglutinati nei substrati lunari ha fatto faticare le piantine dell'Apollo rispetto alle piantine coltivate in JSC-1A, in particolare quelle dell'Apollo-11. L'abbondanza di agglutinati in un campione di regolite lunare dipende dal tempo in cui il materiale è stato esposto sulla superficie, che viene definita la "maturità" di un suolo lunare.

I terreni molto maturi sono in superficie da molto tempo. Si trovano in luoghi dove la regolite non è stata disturbata da eventi di impatto più recenti che hanno creato crateri, mentre i suoli immaturi (da sotto la superficie) si trovano intorno a crateri freschi e su ripidi pendii craterici.

I tre campioni dell'Apollo avevano scadenze diverse, con il materiale dell'Apollo 11 il più maturo. Conteneva la maggior parte del ferro in nanofase ed esibiva i più alti marcatori di stress associati ai metalli nel suo profilo genetico.

L'importanza del suolo giovane

Lo studio conclude che la regolite più matura era un substrato meno efficace per la coltivazione di piantine rispetto al terreno meno maturo. Questa è una conclusione importante, perché dimostra che le piante potrebbero essere coltivate negli habitat lunari utilizzando la regolite come risorsa. Ma che la posizione dell'habitat dovrebbe essere guidata dalla maturità del suolo.

E un ultimo pensiero:mi ha colpito che i risultati potessero valere anche per alcune delle regioni impoverite del nostro mondo. Non voglio ripetere il vecchio argomento del "Perché spendere tutti questi soldi per la ricerca spaziale quando potrebbero essere spesi meglio per scuole e ospedali?" Quello sarebbe oggetto di un altro articolo.

Ma ci sono sviluppi tecnologici che derivano da questa ricerca che potrebbero essere applicabili sulla Terra? Ciò che è stato appreso sui cambiamenti genetici legati allo stress potrebbe essere utilizzato per sviluppare colture più resistenti alla siccità? O piante che potrebbero tollerare livelli più elevati di metalli?

Sarebbe un grande risultato se far crescere le piante sulla luna fosse determinante per aiutare i giardini a diventare più verdi sulla Terra.