Wissenschaftler züchten Pflanzen in Erde vom Mond

Tie Apollo-Astronauten standen während ihrer Zeit auf dem Mond vor vielen Herausforderungen, aber genug zu essen gehörte nicht dazu. Die längste Zeit, die die Besatzungen an der Oberfläche verbrachten, waren die drei Tage, die 1972 von Apollo 17 aufgezeichnet wurden, und selbst in der winzigen Mondlandefähre der Astronauten war genug Platz für die eingeschweißten, vorverpackten Vorräte, die sie benötigen würden so ein kurzer Campingausflug. Beim nächsten Mal wird es jedoch anders sein.

Als Teil der NASA Artemis-Programmdas darauf abzielt, amerikanische Astronauten dorthin zurückzubringen der Mond Nach einer Pause von einem halben Jahrhundert werden die Besatzungen nicht nur zu Besuch kommen, sondern auch bleiben, um eine langfristige Präsenz in permanenten Mondbasen aufzubauen. Das bedeutet, nicht die gesamte Nahrung der Besatzungen mitzunehmen, sondern zumindest einen Teil davon vor Ort anzubauen – indem der Regolith oder die Erde des Mondes selbst als Wachstumsmedium in Mondgewächshäusern verwendet wird.

Die Frage ist jedoch, ob der trockene, scharfe, glasige Boden, der seit Epochen von kosmischer Strahlung und Sonnenwind gebadet wird, das Pflanzenwachstum so gut unterstützen kann wie der reiche, lehmige Boden der Erde. Die Antwort gem eine neue Studie veröffentlicht in Kommunikationsbiologie, ist vielleicht. Zum ersten Mal versuchten Forscher, Pflanzen in Monderde zu züchten, die von den Apollo-Crews mitgebracht wurde. Und es stellt sich heraus, dass der Erfolg davon abhängt, wo genau auf dem Mond Sie pflanzen.

Das Konzept der außerirdischen Landwirtschaft wurde in Andy Weirs Buch weit verbreitet Der Marsianerin dem ein gestrandeter Astronaut Kartoffeln auf Marsboden anbaut und menschliche Abfälle als Dünger verwendet – aber Weir ist keineswegs der Erste, der auf die Idee kommt, fremden Boden zu bestellen.

„Dieses Konzept, Feldfrüchte und andere Pflanzen in Erde oder Regolith vom Mond oder vom Mars anzubauen, gibt es schon länger, als ich lebe, also ist es kaum ein neues Konzept“, sagt er TIME. Vielleicht nicht, aber bis jetzt war die Idee noch nie versucht worden.

Die neue Forschung, die von einem Team aus zwei Gärtnern und einem Geologen der University of Florida durchgeführt wurde, war lange in der Entwicklung. Die Wissenschaftler bewarben sich bei NASA dreimal in den letzten 11 Jahren für kleine Bodenproben, die von einigen oder allen der sechs Apollo-Landemissionen zurückgebracht wurden. Sie wurden zweimal abgelehnt. Erst das dritte Mal, vor etwa 18 Monaten, dass die Platz Agentur stimmte schließlich zu.

„Da sich die NASA darauf vorbereitete, für längere Exkursionen zum Mond zurückzukehren, wurde es viel relevanter, dass wir verstehen, wie Ressourcen, die auf dem Mond vor Ort sind, für weitere Erkundungen genutzt werden können“, sagte Gärtnerin und Hauptautorin der Veröffentlichung Anna- Lisa Paul, bei einer Pressekonferenz am 11. Mai, bei der die Veröffentlichung der Ergebnisse bekannt gegeben wurde.

Dennoch hat die Weltraumbehörde nicht viel von ihrem Boden umgewälzt. Alles in allem stimmte die NASA zu, den Forschern insgesamt nur 12 g Erde zu leihen, die von den Besatzungen der Apollos 11, 12 und 17 gesammelt wurden. Die sechs Apollo-Landemissionen brachten insgesamt nur 382 kg (842 lb) zurück .) von Mondgestein und Erde – was nach viel klingt, aber das Material tatsächlich äußerst selten macht. „Diese Proben sind kostbare Naturschätze“, sagte Paul.

Ihre kleine Stichprobe sorgte für eine ausgesprochen bescheidene Ernte. Die Forscher pflanzten sie in Plastikplatten mit fingerhutgroßen Vertiefungen, die häufiger zum Züchten von Zellkulturen verwendet werden. Jeder Brunnen erhielt ein Gramm Erde – oder ungefähr einen Teelöffel – mit vier Brunnen pro Stück für jede der drei Apollo-Missionen. Die letzten vier Brunnen wurden mit einem simulierten Mondboden gefüllt, der hauptsächlich aus feiner, irdischer Vulkanasche bestand, um als Kontrolle verwendet zu werden. Die Pflanze, um die es den Forschern ging, war die Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), ausgewählt sowohl wegen seiner Winterhärte als auch weil sein Genom vollständig sequenziert wurde.

„Wir wissen sehr viel über diese Pflanze, von jedem Nukleotid in ihrem Genom bis hin zu den Genen, die unter verschiedenen Nährstoffbedingungen exprimiert werden“, sagte der Gärtner und Co-Autor Rob Ferl auf der Presseveranstaltung. „Es gibt also eine riesige Datenbank.“ Dieses grundlegende Wissen würde es ermöglichen, genau zu bestimmen, was die Pflanze im Medium des Mondbodens gedeihen lässt – oder sie daran hindert.

Sobald die Samen gesät waren, wurden die Pflanzen bewässert und in durchsichtige, belüftete Terrarienkästen unter Wachstumslampen gestellt. Innerhalb von 48 bis 60 Stunden begannen alle Samen in allen Minitöpfen zu keimen – jedoch mit sehr unterschiedlichen Ergebnissen, je nach verwendeter Erde.

Die mit Abstand besten Ergebnisse wurden im terrestrischen Vulkanboden erzielt, wo die Pflanzen schnell sprießen und breite, gesunde Blätter trieben. Die im Mondboden gewachsenen Samen waren eine ganz andere Sache. Während alle sprießen und alle Wurzelsysteme wuchsen, um ihre winzigen Vertiefungen zu füllen, waren die Pflanzen insgesamt kleiner und wuchsen langsamer als die Kontrollpflanzen. Viele der Blätter wiesen auch eine schwarze und rote Verfärbung auf, was auf metabolischen Stress und allgemeine schlechte Gesundheit hinweist.

Im Allgemeinen waren es die Pflanzen von Apollo 11, die am schlechtesten wuchsen, gefolgt von Apollo 12 und schließlich Apollo 17, die relativ gesehen eine Rekordernte von produzierten Arabidopsis thaliana. Der Grund, schlussfolgerten die Forscher, hat mit dem Alter des Bodens zu tun. Je älter – oder ausgereifter – der Mond-Regolith ist, desto länger war er kosmischer Energie und dem Sonnenwind ausgesetzt, und desto stärker ist das Bombardement von Mikrometeoriten, das die glasigen Scherben im Boden erzeugt.

Der Standort Sea of ​​Tranquility von Apollo 11 ist geologisch gesehen älter als der Boden von Apollo 12 Ocean of Storms, der neuere Lavaströme als Tranquility erlebte. Und beide sind ausgereifter als der Standort Taurus-Littrow von Apollo 17, eine Bergregion, deren Oberfläche in jüngerer geologischer Zeit durch Meteoriten- und Asteroidenbeschuss geformt wurde.

„Was wir herausfanden, war, dass die reiferen Regolithen tatsächlich toxischer für die Pflanzen waren oder zumindest eine toxischere Reaktion zeigten“, sagte Paul.

Genetische Studien der Pflanzen bewiesen diesen Punkt weiter. Über 1.000 Gene in der Arabidopsis thaliana aktiviert werden, um der Pflanze zu helfen, auf Stress zu reagieren. In den Proben von Apollo 11 reagierten 465 solcher Gene auf die Herausforderungen des fremden Bodens. Für Apollos 12 und 17 waren die Nummern 235 bzw. 113. Mit anderen Worten: Die DNA der Ackerschmalwand musste härter kämpfen, um sich an die fremde Erde anzupassen, die während der Apollo-11-Mission angesammelt wurde. Das sind schlechte Nachrichten für die zukünftige Landwirtschaft im Meer der Ruhe, im Ozean der Stürme und sogar in Taurus-Littrow, aber potenziell gute Nachrichten für zukünftige Mondbesatzungen insgesamt.

„Was wir ohne andere einschränkende Faktoren einfach tun könnten, ist Land und einen Lebensraum auf einer Mondoberfläche zu schaffen, die deutlich jünger ist als die Standorte von Apollo 11, 12 und 17“, sagte der Geologe und Co-Autor Stephen Elardo. Standorte, die von unreifen Lavaströmen bedeckt sind, wären besonders vielversprechend, sagt Elardo. „Wenn Sie sich Lavastromgebiete hier auf der Erde ansehen – schauen Sie sich zum Beispiel Hawaii an, schauen Sie sich Island an – diese Gebiete sind ziemlich grün.“

Bedeutet das also eine Zukunft, in der Astronauten tatsächlich vom Mondland leben können? Weir jedenfalls glaubt das. „Wenn Sie über eine weiter entfernte Zukunft sprechen, in der Sie echte Mondkolonisten haben, dann würde ich ja sagen, denn der Versand von Lebensmitteln dorthin ist unerschwinglich teuer“, sagt er.

Die Mondlandwirtschaft muss natürlich auf Mondlandungen warten, und mit den Artemis-Programm Die NASA ist noch lange nicht bereit, ihr ursprüngliches Ziel zu erreichen, bis 2024 wieder Stiefel auf dem Mond zu haben. Das Beste, was die NASA versprechen kann, ist, dass die Missionen irgendwann in diesem Jahrzehnt fliegen werden. Wann immer dieses Versprechen erfüllt wird, bringt die neue Studie die zukünftigen Entdecker einen kleinen Schritt näher daran, den Mond nicht nur zu besuchen, sondern ihn zu Hause zu nennen.

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Schreiben Sie an Jeffrey Kluger unter jeffrey.kluger@time.com.

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