Растения могут расти в лунной почве (но она им не нравится)
Впервые ученым удалось вырастить растения в лунном грунте. Эти образцы были привезены более 50 лет назад во время полетов "Аполлона". Однако маловероятно, что в ближайшее время мы сможем выращивать их на Луне.
НАСА готовится отправить астронавтов обратно на Луну в рамках своей программы "Артемида". В конечном счете, цель состоит в том, чтобы сохранить длительное присутствие человека на нашем спутнике. В первые годы можно будет фрахтовать ресурсы с Земли, но такие путешествия не будут долговечными. Поэтому вопрос выращивания продуктов питания непосредственно на участке интересует многих исследователей. Но можно ли выращивать растения в лунном грунте?
Очень ценные образцы
На первый взгляд, мы можем подумать, что нет. Лунный реголит не имеет ничего общего с земной почвой: он острый, абразивный и не содержит органических элементов. Более того, лунная почва включает в себя определенные химические состояния, например, связанные с железом, которые не присутствуют в земных почвах. Что еще хуже, эта почва также заполнена крошечными осколками вулканического стекла и постоянно подвергается радиационной бомбардировке.
Для изучения этого вопроса исследователи использовали образцы, собранные во время полетов кораблей "Аполлон-11, 12 и 17" в период с 1969 по 1972 год. Заполучить эти ценные материалы было нелегко. Работая с имитацией лунного грунта, ученые потратили годы, пытаясь определить минимальное количество, необходимое для проведения эксперимента. После трех безуспешных официальных запросов за последние 11 лет НАСА, наконец, согласилось предоставить им 12 граммов реголита для экспериментов.
Для этих трех образцов исследователи попытались вырастить Arabidopsis thaliana. Это небольшое цветущее растение родом из Евразии и Африки. Команда выбрала этот вид, потому что его геном был полностью секвенирован. Функции большинства его генов также хорошо изучены. Исследователи смогли определить конкретные гены, используемые растением для физиологической адаптации к росту в лунном реголите. А поскольку растение маленькое, они смогли вырастить его в одном грамме материала, помещенного в лунки размером с наперсток.
Для сравнения ученые также вырастили то же растение в имитированном типе лунного грунта, изготовленного из вулканического пепла, найденного на Земле, под названием JSC-1A.
Что говорит нам это исследование?
Все растения в лунном грунте растут медленно и относительно слабо. Однако те, что были выращены в образцах "Аполлона-1", оказались в худшем положении. Эти образцы были наиболее "зрелыми", что означает, что эта почва была более подвержена воздействию лунной поверхности.
Генетический анализ показал, что растения, выращенные в лунной почве, экспрессируют множество генов, связанных с солевым и окислительным стрессом. Более подробно, растения Аполлона 11 выразили изменения в 465 генах, в то время как растения Аполлона 12 и Аполлона 14 выразили 265 и 113 генов соответственно с разной скоростью, причем растения Аполлона 17 были наименее зрелыми. Большинство этих изменений были связаны со стрессом. Растения, которые выглядели наиболее "неровными" (крошечные и красновато-черного цвета), также показали наибольшие генетические изменения, связанные со стрессом.
Таким образом, эти результаты позволяют предположить, что чем больше почва подвергается воздействию лунной поверхности, тем меньше она принимается растениями, что может быть связано с изменениями, вызванными воздействием космических лучей и солнечного ветра. Если это подтвердится, то лунная почва более молодых частей может быть более эффективной для выращивания здоровых растений.
Несмотря на то, что они низкорослые и медленно растут, авторы работы считают, что производимая ими пища не обязательно будет вредна для человека. Однако для изучения их питательной ценности необходимы дальнейшие работы.
Наконец, для сравнения, все растения, выращенные в вулканическом пепле, полученном в лаборатории, росли значительно быстрее и крупнее, чем растения, выращенные в лунном грунте. Это говорит о том, что имитация лунного грунта не является эффективной заменой, несмотря на некоторые сходства, поэтому важно работать с реальными образцами.