دانشمندان موفق به پرورش گیاهان در خاک کره ماه شدند. این اولین بار در طول تاریخ بشریت و مهم ترین لحظه در اکتشافات فضایی محسوب می شود. برای کسب اطلاعات بیشتر از جزئیات این رویداد عجیب تا پایان مطلب با های فن تک همراه باشید.
دانشمندان دانشگاه فلوریدای ایالات متحدهم در تحقیقاتی جدید که در ژورنال Communications Biology در 12 می 2022 منتشر کردند، نشان دادند که گیاهان هم می توانند در خاک ماه جوانه زده و رشد کنند. آنها در این تحقیقات، چگونگی واکنش بیولوژیکی گیاهان به خاک ماه را مورد بررسی قرار داده اند. خاک ماه که به سنگ قمری نیز معروف است، با خاک معمولی موجود در زمین نیز کاملا فرق دارد.
این تحقیق اولین قدم به سوی رشد گیاهان برای تامین غذا و اکسیژن در ماه یا در طول ماموریت های فضایی آینده است. این تحقیق قرار است در برنامه آرتمیس (برنامه ای که قرار است بر اساس آن، تعدادی از افراد که شامل اولین زن و اولین فرد رنگین پوست می شوند،به کره ماه فرستاده شوند. ) عملیاتی شود.
راب فرل، استاد برجسته علوم باغبانی در مؤسسه علوم غذایی و کشاورزی UF (UF/IFAS) و یکی از محققان شرکت کننده در این مطالعه، گفت: "آرتمیس به درک بهتری از نحوه رشد گیاهان در فضا نیاز دارد."
آنا لیزا پل، استاد پژوهشگر علوم باغبانی در UF/IFAS ویکی دیگر از محققان این مطالعه گفت که حتی در روزهای اولیه اکتشاف ماه، گیاهان نقش مهمی داشتند.
پل گفت: «گیاهان کمک کردند تا مشخص شود که نمونه‌های خاکی که از ماه بازگردانده شده‌اند، حاوی پاتوژن‌ها یا عناصر ناشناخته‌ای که به حیات زمینی آسیب می‌رسانند، نیستند. اما، این گیاهان فقط با سنگ قمری پوشیده شده‌اند و هرگز در آن فرصت رشد نداشته اند.
پل و فرل از کارشناسان شناخته شده بین المللی در زمینه مطالعه گیاهان در فضا هستند. آنها از طریق آزمایشگاه گیاهان فضایی UF آزمایشاتی را از طریق شاتل های فضایی، به ایستگاه فضایی بین المللی و پروازهای مدارات پایین تر فرستاده اند.
آنها گفتند:" برای ماموریت‌های طولانی مدت فضایی در آینده، حتمال دارد از ماه به عنوان سکوی پرتاب استفاده کنیم. منطقی است که ما بخواهیم از خاکی که از قبل روی ماه وجود دارد، برای رشد گیاهان استفاده کنیم. «بنابراین، چه اتفاقی می‌افتد وقتی گیاهان را در خاک ماه پرورش دهیم، چیزی که کاملاً خارج از مراحل تکاملی یک گیاه در زمین است؟ گیاهان در گلخانه قمری چه کار می کنند؟ آیا می‌توانیم کشاورزان قمری داشته باشیم؟»
برای شروع پاسخ به این سؤالات، فرل و پل یک آزمایش ساده فریبنده طراحی کردند: بذرها را در خاک قمری بکارید، آب، مواد مغذی و نور را اضافه کنید و نتایج را ثبت کنید.
عارضه: دانشمندان فقط 12 گرم، معادل فقط چند قاشق چایخوری از خاک ماه را نیاز داشتند، تا با آن این آزمایش را انجام دادند. این خاک را که سازمان فضایی ناسا در طی ماموریت های آپولو 11، 12 و 17 به ماه جمع آوری کرده بود، به امانت در اختیار آن ها قرار داد. پل و فرل سه بار در طول 11 سال درخواست مطالعه بر روی سنگ قمری را داده بودند.
مقدار کم خاک، بدون در نظر گرفتن اهمیت تاریخی و علمی غیرقابل محاسبه آن، به این معنی بود که پل و فرل مجبور بودند آزمایشی در مقیاس کوچک و با دقت طراحی کنند. محققان برای رشد باغ کوچک قمری خود از چاه هایی به اندازه انگشت در صفحات پلاستیکی استفاده کردند که معمولاً برای کشت سلول ها استفاده می شود. هر چاه به عنوان یک گلدان عمل می کرد. هنگامی که هر "گلدان" را با تقریباً یک گرم خاک قمری پر کردند، دانشمندان خاک را با یک محلول غذایی مرطوب کردند و چند دانه از گیاه آرابیدوپسیس را اضافه کردند.
آرابیدوپسیس به صورت خیلی وسیع در آزمایشات علوم گیاهی استفاده می شود زیرا کد ژنتیکی آن به طور کامل ترسیم شده است. رشد آرابیدوپسیس در خاک ماه به محققان این امکان را داد تا بینش بیشتری در مورد چگونگی تأثیر خاک بر گیاهان و سطح بیان ژن داشته باشند.
به عنوان نقاط مقایسه، محققان همچنین گیاه Arabidopsis را در دل یک خاک زمینی که بسیار شبیه به خاک ماه است کاشتند. علاوه بر این، خاک های مریخ و خاک های زمینی را از نظر محیط شبیه سازی کردند. گیاهان رشد یافته در این خاک های غیر قمری، گروه کنترل آزمایش بودند.
قبل از آزمایش، محققان مطمئن نبودند که آیا بذرهای کاشته شده در خاک های قمری جوانه می زنند یا خیر؟! اما مراحل لازم را طبق برنامه انجام دادند.
آن ها گفتند:" ما از نتایج شگفت زده شدیم. زیرا نتیجه را نمی توانستیم پیش بینی کنیم. این نتایج به ما می‌گفت که خاک‌های ماه، هورمون‌ها و سیگنال‌های مربوط به جوانه‌زنی گیاهان را قطع نمی‌کنند.»
با این حال، با گذشت زمان، محققان تفاوت هایی را بین گیاهان رشد یافته در خاک قمری و گروه کنترل مشاهده کردند. به عنوان مثال، برخی از گیاهان رشد کرده در خاک های قمری کوچکتر بودند زیرا رشد آن ها کندتر بود یا از نظر اندازه متفاوت تر از همتایان خود بودند.
پل توضیح داد که اینها مراحل رشد گیاهان، قابل مشاهده بود. گیاهان برای مقابله با ساختار شیمیایی و ساختاری خاک ماه کارهایی می کردند. این مطلب، زمانی که محققان الگوهای ژنی گیاهان را تجزیه و تحلیل کردند، دریافتند.
پل گفت: «در سطح ژنتیکی، گیاهان ابزارهایی را که معمولاً برای مقابله با عوامل استرس‌زا، مانند نمک و فلزات یا استرس اکسیداتیو استفاده می‌شوند، برای حفظ بقای خود به کار می برند، بنابراین می‌توانیم استنباط کنیم که گیاهان محیط خاک ماه را استرس‌زا می‌دانند.» در نهایت، ما می‌خواهیم از داده‌های ژنی برای کمک به بررسی چگونگی بهبود واکنش‌های استرسی تا سطحی که گیاهان، به‌ویژه محصولات؛ قادر به رشد در خاک ماه هستند و تأثیر بسیار کمی بر سلامت آنها دارند، استفاده کنیم.»
فرل و پل، که در این مطالعه با استفان الاردو، استادیار زمین‌شناسی در UF همکاری کردند، می‌گویند که نحوه واکنش گیاهان به خاک ماه ممکن است به محل جمع‌آوری خاک مرتبط باشد.
به عنوان مثال، محققان دریافتند گیاهانی که بیشترین نشانه‌های تنش را دارند، گیاهانی هستند که در خاکی که زمین‌شناسان قمری آن را خاک ماه بالغ می‌نامند، رشد کرده‌اند. این خاک‌های بالغ آن‌هایی هستند که بیشتر در معرض بادهای کیهانی قرار دارند که ترکیب آنها را تغییر می‌دهد. از سوی دیگر، گیاهانی که در خاک‌های نسبتاً بالغ رشد می‌کنند بهتر عمل می‌کنند.
الاردو گفت که رشد گیاهان در خاک های قمری ممکن است خود خاک را نیز تغییر دهد.
الاردو سئوالاتی را مطرح کرد، مانند: " ماه مکانی بسیار بسیار خشک است. مواد معدنی موجود در خاک ماه چگونه به رشد گیاه در آن ها با آب و مواد مغذی اضافه شده پاسخ می دهند؟ آیا افزودن آب باعث می‌شود کانی‌شناسی برای گیاهان مهمان‌نوازتر شود؟»
مطالعات بعدی بر اساس این سوالات و موارد دیگر خواهد بود. در حال حاضر، دانشمندان در حال جشن گرفتن اولین گام ها به سمت رشد گیاهان در ماه هستند.
فرل گفت: «ما می‌خواستیم این آزمایش را انجام دهیم، زیرا سال‌ها این سؤال را می‌پرسیدیم: آیا گیاهان در خاک ماه رشد می‌کنند؟» "جواب، معلوم است، بله است."