Zum ersten Mal überhaupt haben Wissenschaftler Pflanzen in Monderde gezüchtet, die von den Apollo-Missionen zurückgekehrt ist. Aber angesichts des Ausmaßes an Stress, der in diesen Pflanzen zu beobachten ist, ist es unwahrscheinlich, dass wir in absehbarer Zeit auf dem Mond Landwirtschaft betreiben werden.

Neu Forschung in Communications Biology zeigt erstmals, dass Pflanzen, insbesondere Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), wird in Mond-Regolith wachsen.

„Denken Sie eine Minute darüber nach und die Auswirkungen sind erstaunlich“, schrieben mir die drei Wissenschaftler hinter der Studie, alle von der University of Florida, in einer Gruppen-E-Mail. „Erdleben kann möglicherweise auf dem Mond leben, und für Astronauten, die sich auf dem Mond aufhalten, können Pflanzen auf eine Weise zur Lebenserhaltung eingesetzt werden, über die bisher nur spekuliert wurde.“

Zweifellos stellt dies ein wirklich erstaunliches und unerwartetes Ergebnis dar. Wie die Wissenschaftler erklärten, ist Mond-Regolith nichts mit den Böden auf der Erde zu tun, ersterer ist scharfkantig, abrasiv und enthält keinerlei organische Elemente. Darüber hinaus beinhaltet Mond-Regolith bestimmte chemische Zustände, wie sie mit Eisen zu tun haben, die in terrestrischen Böden nicht vorhanden sind. Sie sind auch vollgepackt mit winzigen Scherben aus vulkanischem Glas. Und natürlich wird der Mond mit seiner dürftigen Atmosphäre ständig mit Strahlung bombardiert.

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Ja, die Pflanzen sind gewachsen, aber das heißt nicht, dass sie fantastisch gut gewachsen sind. Die im Mondregolith gewachsenen Exemplare der Ackerschmalwand zeigten Anzeichen von Stress, darunter langsames Wachstum, geringes Volumen und Verfärbung. Das Team, zu dem auch der Gärtner Robert Ferl vom UF-Institut für Lebensmittel- und Agrarwissenschaften gehörte, sagt, dass mehr Forschung erforderlich sein wird, falls wir jemals hoffen sollten, Pflanzen auf dem Mond mit lokal gewonnenen Böden anzubauen. Die Gärtnerin Anna-Lisa Paul und der Geologe Stephen Elardo, beide von der UF, sind Co-Autoren der Studie.

Dass wir Pflanzen auf dem Mond anbauen wollen ist verständlich. Pflanzen produzieren Sauerstoff und Stärke, während sie Kohlendioxid absorbieren und Wasser recyceln. Sie “vervollständigen den nachhaltigen Lebenserhaltungszyklus hier auf der Erde und werden wahrscheinlich dasselbe tun, wenn wir uns von der Erde entfernen”, erklärten die Forscher.

Für die Studie, sie gebrauchte Proben, die von den Missionen Apollo 11, 12 und 17 mitgebracht wurden. ichEs war nicht einfach für sie, eine zu bekommenhalten diese kostbaren Materialien. Das Team stellte in den letzten 11 Jahren drei formelle Anfragen für die Proben, wobei die NASA ihnen schließlich 12 Gramm für das Experiment zur Verfügung stellte. Das sind nur ein paar Teelöffel. Die Wissenschaftler arbeiteten mit simuliertem Mondboden und versuchten jahrelang, die Mindestmenge herauszufinden, die für die Durchführung dieses Experiments erforderlich ist. Der Schlüssel zu diesem Prozess war eine Mondsimulation namens JSC-1A, die das Team später als Kontrollsubstrat für das Experiment verwendete.

„Sobald wir das Minimum kannten, mit dem wir arbeiten konnten, ein Gramm pro Pflanze, wussten wir, wie viel wir verlangen mussten“, sagte mir das Team. „Um die Studie statistisch belastbar zu machen, brauchten wir vier Pflanzen pro Mondprobe. Das bildete die Grundlage für unsere Anfrage an die NASA für Proben.“

Wichtig ist, dass nicht alle Apollo-Proben gleich waren. Die Proben von Apollo 11 wurden direkt von der Oberfläche entnommen und gelten als „reife Böden“, da sie freigelegt wurden und von kosmischen Winden aufgewühlt. Im Vergleich dazu wurden die Proben von Apollo 12 und 17 aus tieferen Schichten gegraben. Neben dem Mondsimulanten JSC-1A versuchten die Forscher zu wachsen Pflanzen in Vulkanasche aus der Erde, die auch als Kontrollsubstrat diente.

Die Wissenschaftler verwendeten Ackerschmalwand – eine kleine blühende Pflanze, die in Eurasien und Afrika beheimatet ist – weil ihr „Genom sequenziert und in Bezug auf die Funktion der meisten ihrer Gene gut kartiert wurde“, sagten die Wissenschaftler. Dies ermöglichte es ihnen, die spezifischen Gene zu erkennen, die von der Pflanze verwendet werden, um sich physiologisch an das Wachstum im Mond-Regolith anzupassen. Und weil die Ackerschmalwand so winzig ist, haben sie konnten die Pflanzen in einem einzigen Gramm Material anbauen, platziert Innerhalb fingerhutgroße Vertiefungen, die normalerweise zum Kultivieren von Zellen verwendet werden.

Unglaublicherweise wuchs die Ackerschmalwand in allen getesteten Bodenverhältnissen, wenn auch langsamer im Mond-Regolith. Es dauerte auch länger, bis die Moon-Pflanzen größere Blätter wuchsen, und ihre Wurzelsysteme waren im Vergleich zu den Kontrollen verkümmert. Diese wurden als Anzeichen von Stress gewertet, ebenso wie die an den Pflanzen beobachteten rötlich-schwarzen Pigmente.

Die Wissenschaftler beobachteten auch die Raten, mit denen die Pflanzen stressbezogene Gene exprimierten, wie Reaktionen auf Metalle und reaktive sauerstoffhaltige Verbindungen. Die Pflanzen im Apollo-11-Substrat produzierten 465 dieser Gene, während die Apollo-12-Pflanzen 265 und die Apollo-17-Pflanze 113 produzierten. Dieser Befund deutet darauf hin, dass an der Oberfläche gewonnenes Regolith weniger ideal als Wachstumssubstrat ist als tiefer gelegene Böden. Die Wissenschaftler sagen, dass eine längere Exposition gegenüber kosmischer Strahlung und Sonnenwind sowie das Vorhandensein kleiner Eisenpartikel wahrscheinlich den in den Experimenten beobachteten Stress verursacht haben.

Ich fragte das Team nach möglichen Minderungsstrategien, um den Mond-Regolith so zu behandeln, dass er das Pflanzenleben richtig erhalten kann.

„Ahhh, eine sehr wichtige Frage“, antworteten sie. „Unsere Studie deutet darauf hin, dass für ein wirklich gutes Wachstum einige Minderungsmaßnahmen erforderlich sein könnten. Ein Teil dieser Minderung kann durch wiederholtes Züchten von Pflanzen in derselben Probe erfolgen, wodurch die Biologie den Boden konditioniert. Andere aktivere Minderungsmaßnahmen, wie das Zirkulieren von Wasser durch den Regolith, könnten ebenfalls funktionieren.“

Ein Hauptziel des bevorstehenden Artemis-Programms der NASA ist der Aufbau einer nachhaltigen Präsenz auf dem Mond. Das neue Papier weist uns mit seinen bemerkenswerten Erkenntnissen in die richtige Richtung dies geschehen zu lassen.