Mehr als 50 Jahre, nachdem Astronauten die letzten Mondgesteinsproben zur Erde gebracht haben, haben Wissenschaftler zum ersten Mal erfolgreich Pflanzen im Mondboden von drei Apollo-Missionen gezüchtet.
All die Mond-Bodenpflanzen wuchsen langsam und relativ schlecht, aber diejenigen, die in Proben gezüchtet wurden, die der Mondoberfläche stärker ausgesetzt waren, schnitten tendenziell am schlechtesten ab, und genetische Analysen zeigten Veränderungen, die auf Stress hindeuteten. Das schlechte Wachstum könnte Anlass zur Sorge geben: Da die NASA sich darauf vorbereitet, Astronauten durch ihre Rücksendung zum Mond zu schicken Artemis Plan – und schließlich sogar zum Mars – wird es immer wichtiger, während langer Missionen Nahrung in extraterrestrischem Boden anbauen zu können.
„Die Fähigkeit, Pflanzen erfolgreich mit zum Mond zu nehmen, ist … wie wir unsere eigene Nahrung anbauen [and] wie wir dort eine Weile ohne Nachschub bleiben werden“, sagte Robert Ferl, Professor für Gartenbauwissenschaften an der University of Florida und Autor der Studie, in einer virtuellen Pressekonferenz, die am Mittwoch (11. Mai) stattfand. Er bemerkte auch dass der Anbau von Pflanzen auf dem Mond andere potenzielle Verwendungszwecke haben könnte, darunter die Reinigung der Luft, die Entfernung von Kohlendioxid, das Menschen ausatmen, und die Erzeugung von sauberem Wasser.
Verwandt: Die NASA fütterte Kakerlaken mit Mondgestein von Apollo 11 (und dann wurde es noch seltsamer)
Für diese Studie verwendeten die Forscher Proben von Mondboden, genannt Regolith, die während des Mondes entnommen wurden Apollo 11, 12 und 17zwischen 1969 und 1972. In allen drei Proben züchteten sie ein gemeinsames Laborexemplar, eine kleine Pflanze namens Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana). Zum Vergleich züchteten die Wissenschaftler die Ackerschmalwand auch in einer Art Erde aus Vulkanasche, die auf der Erde gefunden wurde und von der NASA JSC-1A genannt wurde, um Monderde zu simulieren, die pulverig und voller abrasiver Glassplitter ist.
„Die Fragmente sind tatsächlich ziemlich scharf und eckig“, sagte Stephen Elardo, Geologe an der University of Florida und Autor der Studie, auf der Pressekonferenz. Der Mondboden enthält auch Teile von metallischem Eisen, und die Glasfragmente fangen Gastaschen ein, die Vulkanasche nicht vollständig repliziert.
Die Forscher konnten wachsen Arabidopsis in allen drei Proben. Am schlechtesten erging es den Pflanzen im Boden von Apollo 11, der am „reifesten“ war, was bedeutet, dass der Boden der Mondoberfläche am stärksten ausgesetzt war. (Denn dem Mond fehlt eine schützende Atmosphäre wie z Erde‘s, seine Oberfläche wird von Meteoriten, den Atomfragmenten, die Wissenschaftler nennen, heimgesucht kosmische Strahlung und der konstante Strom geladener Teilchen, der von der Sonne abfließt.) Die Pflanzen wuchsen besser in der Probe von Apollo 12, die weniger reif war, und in der Probe von Apollo 17, die am wenigsten reif war.
Alle Pflanzen, die in der im Labor hergestellten Vulkanasche gezüchtet wurden, wuchsen deutlich schneller und größer als alle Pflanzen in den Mondböden.
Darüber hinaus ergab eine genetische Analyse der Pflanzen, dass im Vergleich zu den in Vulkanasche gewachsenen Pflanzen, die in Mondboden gewachsenen Pflanzen viele Gene exprimierten, die mit Salz, metallassoziiertem und oxidativem Stress in Verbindung stehen.
Die Apollo-11-Pflanzen exprimierten Veränderungen in 465 Genen, während Apollo-12-Pflanzen 265 Gene mit unterschiedlichen Raten exprimierten und Apollo-17-Pflanzen 113. Die meisten dieser Veränderungen waren stressbedingt. Als sie die Pflanzen nach Aussehen gruppierten, stellten sie fest, dass Pflanzen, die am schlimmsten aussahen – winzig und von rötlich-schwarzer Farbe – auch die meisten genetischen Veränderungen im Zusammenhang mit Stress aufwiesen.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Böden, die stärker der Mondoberfläche ausgesetzt sind, schlechter für Pflanzen sind, was auf Veränderungen zurückzuführen sein kann, die durch die Einwirkung von kosmischer Strahlung verursacht werden Sonnenwind, schrieben die Forscher. Wenn dies zutrifft, argumentieren die Forscher, könnte Erde aus jüngeren Teilen des Mondes effektiver für den Anbau gesunder Pflanzen sein. Obwohl selbst die gesündesten dieser Pflanzen verkümmert und langsam wachsen würden, wäre die von ihnen produzierte Nahrung nicht unbedingt schädlich und könnte dennoch nahrhaft sein. Tatsächlich werden viele Arten von Produkten mit dunkler Pigmentierung, wie Preiselbeeren und Blaubeeren, wegen ihrer Antioxidantien geschätzt, die als Reaktion auf oxidativen Stress produziert werden.
Der Verzehr von Pflanzen, die auf solchem Mondboden wachsen, stellt „wahrscheinlich keine Bedrohung für den Menschen dar“, sagte Anna-Lisa Paul, Gartenbauwissenschaftlerin an der University of Florida, in der Pressekonferenz. „Es ist schwer zu sagen, aber es ist wahrscheinlicher, dass die Chemikalien, die Pflanzen als Reaktion auf Stress produzieren, auch dem menschlichen Stress helfen.“ Sie sagte, dass zukünftige Forschung erforderlich sei, um zu untersuchen, wie sich der Mondboden auf den Nährwert und die Qualität der auf diesem Boden angebauten Lebensmittel auswirken könnte.
Aus dieser Forschung geht auch hervor, sagten die Wissenschaftler, dass simulierter Mondboden in einem Experiment wie diesem trotz einiger Ähnlichkeiten kein effektiver Ersatz für den echten Boden ist. Pflanzen im Mondboden zu züchten, verändert seine Chemie dauerhaft, weshalb ein solches Experiment mit den „kostbaren Naturschätzen“, den Apollo-Proben, noch nie zuvor durchgeführt wurde, sagte Paul. Aber die genaue Chemie des Mondbodens ist einzigartig und kann Wissenschaftlern Erkenntnisse liefern, die simulierter Boden niemals könnte.
„Der Teufel steckt im Detail“, sagte Elardo. “Und die Pflanzen sind besorgt über die Details.”
Die Recherche war veröffentlicht am 12. Mai in der Zeitschrift Communications Biology.
Folge uns auf Twitter @Spacedotcom und weiter Facebook.