Nu weten we zeker dat maanregoliet (ook wel maangrond genoemd) in staat is om groen te laten groeien. Maar planten die op jongere maangrond worden gekweekt, zijn minder gestrest dan planten die in meer volwassen grond worden gekweekt.

De resultaten, die op 12 mei werden gepubliceerd in het tijdschrift Communications Biology, zijn cruciale stappen om te begrijpen hoe toekomstige langetermijnbewoners van de maan hun eigen voedsel en zuurstof kunnen produceren door middel van maanlandbouw. Deze experimenten zijn de eerste pogingen om planten te kweken in echte maanregoliet in plaats van grondsimulanten.

"Het is echt goed nieuws dat planten kunnen groeien in de maanbodems", zei co-auteur Robert Ferl, een ruimtebioloog aan de Universiteit van Florida, tijdens een persconferentie op 11 mei. De uitdagingen die de planten ondervonden, laten zien dat "er een aantal zeer interessante biologie, maanbiologie, maanbiologische chemie is, die nog moet worden geleerd. Maar het komt erop neer dat totdat het daadwerkelijk werd gedaan, niemand wist of planten, vooral plantenwortels, zou in staat zijn om te interageren met een zeer scherpe, zeer antagonistische bodem die de maanregoliet presenteert."

1. Het maanoppervlak is stressvol
2. Lunar-sites hebben belangrijke verschillen
3. Kies uw bronnen verstandig

Het maanoppervlak is stressvol

De onderzoekers zaaiden zandraket (Arabidopsis thaliana .) ) zaden in kleine hoeveelheden regoliet bewaard van Apollo 11, Apollo 12 en Apollo 17 landingsplaatsen, evenals in maanbodemsimulant. Arabidopsis planten, die verwant zijn aan mosterd, bloemkool, broccoli, boerenkool en rapen, zijn gekweekt in een grote verscheidenheid aan bodems en omgevingen, ook in de ruimte.

"Het is eetbaar, maar niet bijzonder smakelijk", zegt hoofdauteur en plantenbioloog Anna-Lisa Paul. "We leren veel dat kan worden vertaald in gewassen door te kijken naar Arabidopsis ."

Bovendien, Arabidopsis planten zijn klein en hebben een groeicyclus van ongeveer een maand, wat ideaal is als je ze probeert te kweken in ongeveer een theelepel maanregoliet.

De onderzoekers ontdekten dat alle drie de maanbodems in staat waren om planten te laten groeien, maar met enige moeite. Vergeleken met de controlemonsters die in maansimulantgrond werden gekweekt, hadden planten die in echte maanregoliet werden gekweekt meer onvolgroeide wortelsystemen, langzamere groei en minder uitgebreide bladluifels, en vertoonden ze ook stressreacties zoals diepere groene of paarse bladpigmentatie.

Maansites hebben belangrijke verschillen

Hoewel alle planten die in maangrond werden gekweekt, gestrest waren, waren sommige meer gestrest dan andere. De planten die in Apollo 11-regoliet werden gekweekt, waren het meest gestrest en de planten in de Apollo 17-regoliet waren het minst gestrest.

Hoewel Apollo 11, Apollo 12 en Apollo 17 allemaal landden in basaltische merriegebieden van de maan, vertoonden de locaties enkele belangrijke verschillen. Regolith op de Apollo 11-site wordt beschouwd als de meest volwassen bodem van de drie. De site is het langst blootgesteld aan het maanoppervlak, waardoor de bodem is verweerd door de zonnewind, kosmische straling en inslagen van micrometeoriet. Deze rijpingsprocessen kunnen de chemie, granulariteit en glasinhoud van de regoliet veranderen. De andere twee locaties zijn ook "gerijpt" door deze processen, maar in mindere mate, Apollo 17 het minst van allemaal.

Het team voerde genanalyse uit op de planten na 20 dagen groei en ontdekte dat de regolith-gekweekte planten stressreacties vertoonden die verband hielden met zout, metalen en reactieve zuurstofsoorten. Die resultaten suggereerden dat veel van de problemen van de planten te maken hadden met de chemische verschillen tussen maanregoliet en maanbodemsimulant, zoals de oxidatietoestand van ijzer.

Maanijzer heeft de neiging zich in een geïoniseerde metallische staat te bevinden, terwijl de simulant en aardebodems ijzeroxiden bevatten die gemakkelijker toegankelijk zijn voor planten. Geïoniseerd ijzer is het resultaat van interacties met de zonnewind, wat verklaart waarom de meest volwassen grond, die van Apollo 11, de meest gestresste planten liet groeien.

"De simulanten zijn ongelooflijk handig voor bijvoorbeeld technische doeleinden ... Ze zijn geweldig om te bepalen of je rover al dan niet in de grond zal worden gestopt", zei co-auteur Stephen Elardo, een planetaire geochemicus aan de universiteit van Florida. "Maar als je kijkt naar de chemie waar planten toegang toe hebben, zijn ze niet echt één op één. De duivel zit in de details, en uiteindelijk maken de planten zich zorgen over de details."

Kies uw bronnen verstandig

Deze resultaten tonen aan dat maanregoliet in staat is om de groei van planten te ondersteunen, wat een integraal onderdeel zal zijn van elke maanhabitat op de lange termijn. Planten zullen belangrijke functies kunnen ondersteunen, zoals waterrecycling; verwijdering van kooldioxide; en zuurstof, voedsel en nutriëntenproductie.

"Het is een goed georganiseerd en doordacht experiment om groeiende planten te testen op echte maanregoliet die is teruggekeerd van de Apollo 11, 12 en 17-missies", zegt Edward Guinan, een astronoom aan de Villanova University in Pennsylvania die plantexperimenten heeft uitgevoerd in maan en Mars bodemsimulanten. "Zoals de auteurs opmerken, zijn de testplanten gestrest en groeien ze niet goed. De planten hebben kenmerken van planten die in zoute of metaalrijke grond worden gekweekt. Misschien is het een idee om verschillende terrestrische planten te proberen die het goed doen op arme of zoute gronden. interessant vervolg." Guinan was niet betrokken bij dit onderzoek.

Deze studie toont ook aan dat, hoewel planten kunnen worden gekweekt met behulp van in situ maanbronnen, waar die bronnen vandaan komen, belangrijk zal zijn voor het groeisucces van de planten.

Ongeacht waar toekomstige maanverkenners een habitat bouwen, "we kunnen kiezen waar we materialen ontginnen om te gebruiken als substraat voor groeihabitats", zei Paul. "Het is waar de materialen worden gewonnen, dat maakt het verschil, niet waar de habitat bestaat."

Kimberly M.S. Cartier is een senior wetenschapsreporter voor Eos.org. Ze heeft een Ph.D. in extrasolaire planeten, en omvat ruimtewetenschap, klimaatverandering en STEM-diversiteit, justitie en onderwijs.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit Eos onder een Creative Commons-licentie. U vindt de oorspronkelijk artikel hier .