Для чего выращивать в лунном грунте земные растения?

Исследователи из Университета Флориды провели эксперимент, который доказал, что растения могут успешно расти в почве, доставленной с земного спутника. Результаты опубликованы в журнале Communications Biology.

Ученые взяли 12 образцов лунного грунта (реголита), собранных во время миссий «Аполлон» между 1969 и 1972 годами. Этот грунт хранился в запечатанном виде в Космическом центре NASA в Хьюстоне и никогда не подвергался воздействию воздуха, жидкой воды и земных микроорганизмов. Образцы (по одному грамму) поместили в пластиковые чашки, обычно используемые для культивирования клеток, добавили в них воду и посадили семена резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana). Это растение широко распространено на Земле и часто используется учеными как модельный организм в молекулярно-биологических, генетических и физиологических исследованиях. Ботаники называют его арабидопсис. Ранее оно уже побывало в космосе: арабидопсис выращивался на советской орбитальной станции «Салют» в 1982 году, а в 2019-м его семена были отправлены на обратную сторону Луны на борту китайского аппарата «Чанъэ-4».

Статья по теме

«Ракетомобиль» и запись на Луну. История уникальной советской выставки

Сначала лунный грунт, в который посадили семена, отталкивал воду, и ученые добавили в него питательный раствор. Параллельно в эксперименте использовали образцы вулканического пепла, собранного на Земле: исследователи хотели сравнить результаты. При этом вулканический пепел имел примерно тот же минеральный состав и размер частиц, что и реголит.

На 16-й день эксперимента проявились различия в росте высаженных растений. Арабидопсис в лунном грунте рос медленнее, чем в земном вулканическом пепле. Также у него хуже развилась корневая система. На некоторых листьях были обнаружены красновато-черные пигменты. Последующий анализ показал, что в семенах, высаженных в лунный грунт, активировались гены стресса. Подобное происходит у растений, попавших в суровые природные условия — например, в солончаки.

«Мы не были уверены, что эти семена вообще прорастут, но они это сделали. Мы были поражены, — говорит биолог Анна-Лиза Пол из Университета Флориды. — На генетическом уровне растения использовали инструменты, которые они обычно применяют для борьбы со стрессовыми факторами — такими, как соль и металлы, из чего мы можем сделать вывод, что они восприняли среду лунного грунта как стрессовую. В конце концов, мы хотели бы использовать данные об экспрессии генов, чтобы понять, как можно улучшить реакцию на стресс до такого уровня, при котором растения, особенно зерновые, могут расти в лунном грунте без особого ущерба их здоровью».

Главный вывод ученых состоит в том, что, несмотря на стресс, растения способны прорастать в реголите, пускать корни, увеличиваться в размерах и потенциально быть съедобными. В будущем это позволит выращивать их для еды и производства кислорода на обитаемых лунных базах или во время дальних космических миссий.

«Абсолютно уверен, что лунные поселенцы и участники межпланетных перелетов будут использовать реголит для выращивания растений. Вообще, появится масса идей и предложений по его применению, — считает ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН, доктор физико-математических наук Натан Эйсмонт. — Удивительно, что никому раньше не пришло в голову провести такой эксперимент, какой провели в Университете Флориды. Ведь это дает возможность понять, из чего на самом деле состоит Солнечная система. Эксперимент с лунным грунтом показывает, что Земля не уникальна в том, что касается выращивания растений, и другие небесные тела не враждебны по отношению к земной жизни. Теперь было бы интересно повторить его на грунте, доставленном с астероидов и других планет. Напомню, в 2020 году японский аппарат привез на Землю образцы с астероида Рюгу, а в следующем году американский зонд доставит образцы с астероида Бенну. В будущем планируется доставка почвы с Венеры в ходе российской миссии “Венера-Д”. А у американцев и европейцев есть проект по доставке марсианского грунта».