De kleine tuin toont de belofte en potentiële uitdagingen van landbouw op de maan
Deze zandraketzaailing is ontsproten uit een zaadje dat was gepot in maanaarde, verzameld tijdens enkele van de Apollo-missies.
Dat is een kleine stengel voor een plant, een grote sprong voor de plantenwetenschap.
In een kleine, in een laboratorium gekweekte tuin zijn de eerste zaden die ooit in maanaarde zijn gezaaid, ontkiemd. Dit kleine gewas, geplant in monsters die door Apollo-missies zijn geretourneerd, biedt hoop dat astronauten ooit hun eigen voedsel op de maan kunnen verbouwen.
Maar planten gepot in maanvuil groeiden langzamer en waren magerder dan andere gekweekt in vulkanisch materiaal van de aarde, rapporteren onderzoekers op 12 mei Communicatiebiologie. Die bevinding suggereert dat landbouw op de maan veel meer zou kosten dan groene vingers.
“Ah! Het is zo gaaf!” zegt astrobotanist Richard Barker van de University of Wisconsin-Madison over het experiment.
“Sinds deze monsters terugkwamen, waren er botanici die wilden weten wat er zou gebeuren als je er planten in kweekte”, zegt Barker, die niet bij het onderzoek betrokken was. “Maar iedereen weet dat die kostbare monsters… onbetaalbaar zijn, en dus begrijp je waarom” [NASA was] terughoudend om ze vrij te laten.”
Nu, NASA’s aanstaande plannen om astronauten terug naar de maan te sturen als onderdeel van zijn… Artemis-programma hebben een nieuwe stimulans geboden om dat kostbare vuil te onderzoeken en te onderzoeken hoe maanbronnen langetermijnmissies kunnen ondersteunen (SN: 15-7-19).
Het vuil, of regoliet, dat de maan bedekt, is in feite de ergste nachtmerrie van een tuinman. Dit fijne poeder van vlijmscherpe stukjes zit vol met metallisch ijzer, in plaats van de geoxideerde soort die smakelijk is voor planten (SN: 15/9/20). Het zit ook vol met kleine glasscherven die zijn gesmeed door ruimterotsen die de maan bekogelen. Wat het is niet zit vol met stikstof, fosfor of veel anders dat planten nodig hebben om te groeien. Dus hoewel wetenschappers behoorlijk goed zijn geworden in het overhalen van planten om te groeien in nepmaanstof gemaakt van aardse materialen, wist niemand of pasgeboren planten hun delicate wortels in het echte spul konden zetten.
Om daar achter te komen, voerde een drietal onderzoekers van de Universiteit van Florida in Gainesville experimenten uit met zandraket (Arabidopsis thaliana). Deze goed bestudeerde plant behoort tot dezelfde familie als mosterd en kan groeien in slechts een kleine kluit materiaal. Dat was belangrijk omdat de onderzoekers maar een klein beetje van de maan hadden om rond te gaan.
Het team plantte zaden in kleine potten die elk ongeveer een gram aarde bevatten. Vier potten werden gevuld met monsters die waren geretourneerd door Apollo 11, nog eens vier met Apollo 12-monsters en een laatste vier met aarde van Apollo 17. Nog eens 16 potten waren gevuld met aards vulkanisch materiaal dat in eerdere experimenten werd gebruikt om maanvuil na te bootsen. Ze werden allemaal gekweekt onder LED-verlichting in het laboratorium en bewaterd met een bouillon van voedingsstoffen.
“Niets vergeleken met toen we de zaailingen voor het eerst zagen toen ze ontkiemen in de maanregoliet”, zegt Anna-Lisa Paul, moleculair bioloog van planten. “Dat was een ontroerende ervaring, om te kunnen zeggen dat we kijken naar de allereerste terrestrische organismen die ooit in buitenaardse materialen groeiden. En het was geweldig. Gewoon fantastisch.”
Planten groeiden in alle potten met maanaarde, maar geen enkele groeide zo goed als die welke in aards materiaal werden gekweekt. “De gezondste waren gewoon kleiner”, zegt Paul. De ziekelijkste door de maan gekweekte planten waren klein en hadden een paarsachtige pigmentatie – een rode vlag voor plantenstress. Planten gekweekt in Apollo 11-monsters, die het langst op het maanoppervlak waren blootgesteld, waren het meest onvolgroeid.
Paul en collega’s inspecteerden ook de genen in hun mini-alien Eden. “Door te zien wat voor soort genen worden aan- en uitgeschakeld als reactie op stress, kun je zien welke hulpmiddelen planten uit hun metabole gereedschapskist halen om met die stress om te gaan”, zegt ze. Alle planten die in maanvuil werden gekweekt, haalden genetische hulpmiddelen tevoorschijn die typisch zijn voor planten die worstelen met stress door zout, metalen of reactieve zuurstofsoorten (SN: 9/8/21).
Apollo 11-zaailingen hadden het meest zwaar gestresste genetische profiel, wat meer bewijs biedt dat regoliet die langer aan het maanoppervlak wordt blootgesteld – en daarom bezaaid met meer impactglas en metallisch ijzer – giftiger is voor planten.
Toekomstige ruimteverkenners zouden dienovereenkomstig de locatie voor hun maanhabitat kunnen kiezen. Misschien kan maanvuil ook op de een of andere manier worden aangepast om het voor planten comfortabeler te maken. Of planten kunnen genetisch worden gemanipuleerd om zich meer thuis te voelen op vreemde bodem. “We kunnen ook planten kiezen die het beter doen”, zegt Paul. “Misschien zouden spinazieplanten, die zeer zouttolerant zijn, geen moeite hebben om te groeien in maanregoliet.”
Barker laat zich niet afschrikken door de uitdagingen die deze eerste poging tot maantuinieren belooft. “Er moeten vele, vele stappen en stukjes technologie worden ontwikkeld voordat de mensheid zich echt kan bezighouden met maanlandbouw”, zegt hij. “Maar het hebben van deze specifieke dataset is echt belangrijk voor degenen onder ons die geloven dat het mogelijk en belangrijk is.”
