Nu vet vi med säkerhet, månregolit (alias månjord) kan odla grönska. Men växter som odlas i yngre månjord är mindre stressade än växter som odlas i mer mogen jord.
Resultaten, som publicerades den 12 maj i tidskriften Communications Biology, är kritiska steg för att förstå hur framtida långtidsboende på månen kan kunna producera sin egen mat och syre genom månens jordbruk. Dessa experiment är de första försöken att odla växter i faktisk månregolit snarare än jordsimulator.
"Det är verkligen goda nyheter att växter kan växa i månens jordar", sa studiens medförfattare Robert Ferl, rymdbiolog vid University of Florida, under en pressträff den 11 maj. Utmaningarna som växterna upplevde visar att "det finns en del mycket intressant biologi, månbiologi, månbiologi, som ännu inte har lärt sig. Men poängen är att tills det faktiskt var gjort visste ingen om växter, särskilt växtrötter, skulle kunna interagera med en mycket skarp, mycket antagonistisk jord som månregoliten presenterar."
InnehållForskarna sådde krasse (Arabidopsis thaliana ) frön i små mängder av regolit bevarade från Apollo 11, Apollo 12 och Apollo 17 landningsplatser, såväl som i månjordsimulator. Arabidopsis växter, som är släkt med senap, blomkål, broccoli, grönkål och kålrot, har odlats i en mängd olika jordar och miljöer, inklusive i rymden.
"Det är ätbart, men det är inte särskilt välsmakande," sa huvudförfattaren och växtbiologen Anna-Lisa Paul. "Vi lär oss mycket som kan översättas till växter av att titta på Arabidopsis ."
Dessutom Arabidopsis växter är små och har en tillväxtcykel på ungefär en månad, vilket är idealiskt när man försöker odla dem i ungefär en tesked månregolit.
Forskarna fann att alla tre månjordarna kunde odla växter, men med viss svårighet. Jämfört med kontrollproverna som odlats i månsimulerande jord, hade växter som odlats i faktisk månregolit mer hämmade rotsystem, långsammare tillväxt och mindre omfattande bladtak, och uppvisade även stressreaktioner som djupare grön eller lila bladpigmentering.
Även om alla växter som odlades i månens jord var stressade, var vissa mer stressade än andra. De växter som odlades i Apollo 11 regoliten var de mest stressade, och växterna i Apollo 17 regoliten var minst stressade.
Även om Apollo 11, Apollo 12 och Apollo 17 alla landade i basaltiska storegioner på månen, uppvisade platserna några viktiga skillnader. Regolith på Apollo 11-platsen anses vara den mest mogna jorden av de tre. Platsen har varit utsatt för månens yta längst, vilket har gjort att dess jord har blivit vittrad av solvinden, kosmiska strålar och mikrometeoritnedslag. Dessa mognadsprocesser kan förändra regolitens kemi, granularitet och glasinnehåll. De andra två platserna har också "mognats" av dessa processer men i mindre utsträckning, Apollo 17 minst av allt.
Teamet utförde genanalys på växterna efter 20 dagars tillväxt och fann att de regolit-odlade växterna visade stressreaktioner relaterade till salt, metaller och reaktiva syrearter. Dessa resultat tydde på att mycket av växternas svårigheter var relaterade till de kemiska skillnaderna mellan månregolit och månjordsimulator, såsom järnets oxidationstillstånd.
Månens järn tenderar att vara i ett joniserat metalliskt tillstånd, medan simulanten och jorden tenderar att innehålla järnoxider som är lättare för växter att komma åt. Joniserat järn är ett resultat av interaktioner med solvinden, vilket förklarar varför den mest mogna jorden, den från Apollo 11, odlade de mest stressade växterna.
"Simulanterna är otroligt användbara för, säg, tekniska ändamål ... De är underbara för att avgöra om din rover kommer att stoppas i jorden eller inte", säger medförfattaren Stephen Elardo, en planetgeokemist vid universitetet av Florida. "Men när du kommer ner till kemin som växter har tillgång till, är de inte riktigt en till en. Djävulen sitter i detaljerna, och i slutändan är växterna bekymrade över detaljerna."
Dessa resultat visar att månens regolit kan stödja tillväxten av växter, vilket kommer att vara en integrerad del av alla långvariga månhabitat. Anläggningar kommer att kunna stödja nyckelfunktioner som vattenåtervinning; avlägsnande av koldioxid; och produktion av syre, mat och näringsämnen.
"Det är ett välorganiserat och genomtänkt experiment för att testa växande växter på faktisk månregolit som återvänt från Apollo 11, 12 och 17 uppdragen", säger Edward Guinan, en astronom vid Villanova University i Pennsylvania som har utfört växtexperiment i månen och Mars jordsimulanter. "Som författarna påpekar är testväxterna stressade och växer inte bra. Växterna har egenskaper som växter som odlas i salta eller metallrika jordar. Kanske kan det vara ett försök att prova olika landlevande växter som klarar sig i magra eller salta jordar. intressant uppföljning." Guinan var inte involverad i denna forskning.
Denna studie visar också att även om växter kan odlas med hjälp av in situ månresurser, kommer varifrån dessa resurser kommer att vara viktigt för växternas tillväxtframgång.
Oavsett var framtida månutforskare bygger en livsmiljö, "kan vi välja var vi bryter material för att använda som substrat för tillväxtmiljöer," sa Paul. "Det är var materialet bryts från gör det skillnad, inte där livsmiljön finns."
Kimberly M. S. Cartier är senior vetenskapsreporter för Eos.org. Hon har en Ph.D. i extrasolära planeter och täcker rymdvetenskap, klimatförändringar och STEM-mångfald, rättvisa och utbildning.
Denna artikel är återpublicerad från Eos under en Creative Commons-licens. Du kan hitta originalartikel här .
