Ackerschmalwand in Monderde gepflanzt. (Tyler Jones, UF/IFAS) Wenn das Artemis-Programm gibt den Menschen zurück der Mond In (hoffentlich) einigen Jahren müssen erhebliche logistische Anstrengungen unternommen werden, um solch fragile Lebewesen in einer so lebensfeindlichen Umgebung am Leben zu erhalten.
Nicht zuletzt geht es um die Ernährung. Raumfahrtbehörden, die an der Internationalen Raumstation beteiligt sind, verfügen inzwischen über große Erfahrung in der Bereitstellung vorgefertigter Lebensmittel, doch der Zugang zu frischen Lebensmitteln hat Vorteile, sowohl für die körperliche als auch für die geistige Gesundheit.
Wenn sich Mondboden als geeignetes Medium für den Anbau frischer Feldfrüchte erweisen würde, wäre das erstaunlich. Deshalb nutzte ein Wissenschaftlerteam ein paar wertvolle Gramm tatsächlicher Mondproben, die während der Apollo-Missionen gesammelt wurden, um zu versuchen, Pflanzen zu züchten – insbesondere Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana .
„Für zukünftige, längere Weltraummissionen könnten wir den Mond als Drehscheibe oder Startrampe nutzen.“ „Es macht Sinn, dass wir den Boden, der bereits vorhanden ist, für den Pflanzenanbau nutzen wollen“, sagt der Gartenbauwissenschaftler Rob Ferl der University of Florida.
„Was passiert also, wenn man Pflanzen auf Mondboden anbaut, was völlig außerhalb der evolutionären Erfahrung einer Pflanze liegt?“ Was würden Pflanzen in einem Mondgewächshaus tun? Könnten wir Mondbauern haben?'
Nun ja, Spoiler: Mondschmutz, auch Mondregolith genannt, eignet sich nicht besonders gut für den Pflanzenanbau. Aber diese Forschung ist nur ein erster Schritt, um in einer aufregenden Science-Fiction-Zukunft eines Tages Pflanzen auf dem Mond anzubauen.
Die derzeitige Menge an Mondprobenmaterial hier auf der Erde ist recht gering und daher wertvoll und hochgeschätzt.
Ferl und seine Kollegen, die Gartenbauwissenschaftlerin Anna-Lisa Paul von der University of Florida und der Geologe Stephen Elardo, erhielten nach drei Anträgen über einen Zeitraum von 11 Jahren ein Darlehen von nur 12 Gramm des kostbaren Stoffes.
Dies erforderte ein sehr kleines, sehr enges Experiment – einen Minigarten Arabidopsis . Sie verteilten ihre Proben sorgfältig auf zwölf fingerhutgroße Töpfe, in die jeweils eine Nährlösung und einige Samen gegeben wurden.
Kontrollgruppen von Samen wurden auch in terrestrischem Boden aus extremen Umgebungen sowie in Bodensimulanzien (ein terrestrisches Material, das zur Simulation der Eigenschaften außerirdischer Böden verwendet wird) gepflanzt.
Für das Experiment verwendete das Team a Mars Bodensimulanz und ein Mondsimulanz namens JSC-1A. Das ist wichtig, denn frühere Experimente haben gezeigt, dass Pflanzen darin gut wachsen können beide Arten von Simulanzien , aber subtile Unterschiede könnten bedeuten, dass die Realität eine andere ist.
(Paul et al., Kommunikationsbiologie, 2022)
Oben: Pflanzen, die in den drei Mondbodengruppen und im Bodensimulanz wachsen.
Das scheint tatsächlich der Fall zu sein. Zur Überraschung der Forscher keimten fast alle in den Mondproben gepflanzten Samen, doch dann kam die Wende. Anstatt fröhlich zu wachsen, schienen die Sämlinge kleiner, langsamer zu wachsen und viel unterschiedlicher in der Größe zu sein als die Pflanzen, die im Mondsimulanz gewachsen waren.
Als das Team dann die Pflanzen extrahierte, um eine genetische Analyse durchzuführen, fanden sie heraus, warum.
„Auf genetischer Ebene haben die Pflanzen die Werkzeuge herausgeholt, die typischerweise zur Bewältigung von Stressfaktoren wie Salz und Metallen oder oxidativem Stress verwendet werden. Daraus können wir schließen, dass die Pflanzen die Mondbodenumgebung als stressig empfinden.“ Paul sagt .
„Letztendlich möchten wir die Genexpressionsdaten nutzen, um herauszufinden, wie wir die Stressreaktionen so weit verbessern können, dass Pflanzen – insbesondere Nutzpflanzen – im Mondboden wachsen können, ohne dass dies ihre Gesundheit beeinträchtigt.“
Die von den Forschern verwendeten Mondproben stammten von drei verschiedenen Orten auf dem Mond in unterschiedlichen Tiefenschichten von der Oberfläche und wurden von den Apollo-Missionen 11, 12 und 17 gesammelt.
Interessanterweise schien dies einen Einfluss darauf zu haben, wie gut die Pflanzen auf den Boden reagierten. Diejenigen, die von Apollo 11 in den oberflächennahen Boden gepflanzt wurden, schnitten schlechter ab; eine Pflanze ist sogar abgestorben. Dies ist die Mondregolithschicht, die der kosmischen Strahlung und dem Sonnenwind am stärksten ausgesetzt ist und dadurch beschädigt wird.
Im Gegensatz dazu schnitten die Samen, die in weniger exponierten Böden gepflanzt wurden, deutlich besser ab, obwohl die Ergebnisse immer noch nicht so gut waren wie die Pflanzen, die in terrestrischer Vulkanasche gewachsen waren. Diese Informationen könnten Wissenschaftlern dabei helfen, herauszufinden, wie Pflanzen auf dem Mond am besten gezüchtet werden können, und Möglichkeiten zu entwickeln, den Mondboden für Pflanzen gastfreundlicher zu machen.
Allerdings sind wir noch nicht ganz am Ziel. Weitere Forschungen zur Charakterisierung und Optimierung des Mondbodens für das Pflanzenwachstum müssen durchgeführt werden, bevor wir die Verwendung von Mondboden für den Anbau von Nutzpflanzen in Betracht ziehen können. Aber jetzt haben Wissenschaftler zumindest ein klareres Verständnis davon, womit sie arbeiten und wie die nächsten Schritte aussehen sollten.
„Wir wollten dieses Experiment durchführen, weil wir uns jahrelang die Frage stellten: Würden Pflanzen auf Mondboden wachsen?“ Sagte Ferl . „Die Antwort lautet, wie sich herausstellt, ja.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Kommunikationsbiologie .