Maintenant, nous savons avec certitude que le régolithe lunaire (alias sol lunaire) est capable de faire pousser de la verdure. Mais les plantes cultivées dans un sol lunaire plus jeune sont moins stressées que les plantes cultivées dans un sol plus mature.
Les résultats, qui ont été publiés le 12 mai dans la revue Communications Biology, sont des étapes essentielles pour comprendre comment les futurs résidents à long terme de la lune pourraient être en mesure de produire leur propre nourriture et oxygène grâce à l'agriculture lunaire. Ces expériences sont les premières tentatives de faire pousser des plantes dans un véritable régolithe lunaire plutôt que dans un simulant de sol.
"C'est vraiment une bonne nouvelle que les plantes puissent pousser dans les sols lunaires", a déclaré le co-auteur de l'étude, Robert Ferl, biologiste spatial à l'Université de Floride, lors d'un point de presse le 11 mai. Les défis que les plantes ont rencontrés montrent qu'"il y a une biologie très intéressante, la biologie lunaire, la chimie biologique lunaire, qui reste à apprendre. Mais l'essentiel est que jusqu'à ce que cela soit fait, personne ne savait si les plantes, en particulier les racines des plantes, serait capable d'interagir avec un sol très pointu, très antagoniste que présente le régolithe lunaire."
ContenuLes chercheurs ont semé de l'arabette (Arabidopsis thaliana ) graines en petites quantités de régolithe conservées sur les sites d'atterrissage d'Apollo 11, Apollo 12 et Apollo 17, ainsi que dans un simulant de sol lunaire. Arabidopsis apparentées à la moutarde, au chou-fleur, au brocoli, au chou frisé et au navet, ont été cultivées dans une grande variété de sols et d'environnements, y compris dans l'espace.
"C'est comestible, mais ce n'est pas particulièrement savoureux", a déclaré l'auteure principale et biologiste végétale Anna-Lisa Paul. "Nous apprenons beaucoup de choses qui peuvent être traduites en plantes cultivées en regardant Arabidopsis ."
De plus, Arabidopsis les plantes sont petites et ont un cycle de croissance d'environ un mois, ce qui est idéal lorsque vous essayez de les faire pousser dans environ une cuillère à café de régolithe lunaire.
Les chercheurs ont découvert que les trois sols lunaires étaient capables de faire pousser des plantes, mais avec quelques difficultés. Par rapport aux échantillons de contrôle cultivés dans un sol simulant lunaire, les plantes cultivées dans un régolithe lunaire réel avaient des systèmes racinaires plus rabougris, une croissance plus lente et des auvents foliaires moins étendus, et présentaient également des réponses au stress comme une pigmentation des feuilles verte ou violette plus profonde.
Bien que toutes les plantes cultivées dans le sol lunaire aient été stressées, certaines l'ont été plus que d'autres. Les plantes cultivées dans le régolithe d'Apollo 11 étaient les plus stressées, et les plantes du régolithe d'Apollo 17 étaient les moins stressées.
Bien qu'Apollo 11, Apollo 12 et Apollo 17 aient tous atterri dans les régions mares basaltiques de la lune, les sites présentaient des différences essentielles. Le régolithe du site Apollo 11 est considéré comme le sol le plus mature des trois. Le site a été exposé à la surface lunaire le plus longtemps, ce qui a provoqué l'altération de son sol par le vent solaire, les rayons cosmiques et les impacts de micrométéorites. Ces processus de maturation peuvent modifier la chimie, la granularité et la teneur en verre du régolithe. Les deux autres sites ont également été « mûris » par ces processus, mais dans une moindre mesure, Apollo 17 le moins.
L'équipe a effectué une analyse génétique sur les plantes après 20 jours de croissance et a constaté que les plantes cultivées en régolithe présentaient des réponses au stress liées au sel, aux métaux et aux espèces réactives de l'oxygène. Ces résultats suggèrent qu'une grande partie de la difficulté des plantes était liée aux différences chimiques entre le régolithe lunaire et le simulant de sol lunaire, comme l'état d'oxydation du fer.
Le fer lunaire a tendance à être dans un état métallique ionisé, tandis que les sols simulants et terrestres ont tendance à contenir des oxydes de fer plus faciles d'accès pour les plantes. Le fer ionisé résulte des interactions avec le vent solaire, ce qui explique que le sol le plus mature, celui d'Apollo 11, ait poussé les plantes les plus stressées.
"Les simulants sont incroyablement utiles, par exemple, à des fins d'ingénierie … Ils sont merveilleux pour déterminer si votre rover va ou non s'arrêter dans le sol ou non", a déclaré le co-auteur Stephen Elardo, géochimiste planétaire à l'Université. de Floride. "Mais quand on en arrive à la chimie à laquelle accèdent les plantes, ce n'est pas vraiment un à un. Le diable est dans les détails, et en fin de compte, les plantes sont préoccupées par les détails."
Ces résultats montrent que le régolithe lunaire est capable de soutenir la croissance des plantes, qui feront partie intégrante de tout habitat lunaire à long terme. Les plantes pourront prendre en charge des fonctions clés telles que le recyclage de l'eau; élimination du dioxyde de carbone ; et la production d'oxygène, de nourriture et de nutriments.
"C'est une expérience bien organisée et réfléchie pour tester des plantes en croissance sur de vrais régolithes lunaires retournés par les missions Apollo 11, 12 et 17", a déclaré Edward Guinan, astronome à l'Université de Villanova en Pennsylvanie, qui a mené des expériences sur des plantes lunaires et lunaires. Simulateurs du sol de Mars. "Comme le soulignent les auteurs, les plantes d'essai sont stressées et ne poussent pas bien. Les plantes ont des caractéristiques de plantes cultivées dans des sols salés ou riches en métaux. Peut-être qu'essayer différentes plantes terrestres qui se portent bien dans des sols pauvres ou salés pourrait être un suite intéressante." Guinan n'a pas été impliqué dans cette recherche.
Cette étude montre également que, bien que les plantes puissent être cultivées en utilisant des ressources lunaires in situ, la provenance de ces ressources sera importante pour le succès de la croissance des plantes.
Quel que soit l'endroit où les futurs explorateurs lunaires construisent un habitat, "nous pouvons choisir où nous extrayons des matériaux à utiliser comme substrat pour les habitats de croissance", a déclaré Paul. "C'est là où les matériaux sont extraits qui fait la différence, pas là où l'habitat existe."
Kimberly M. S. Cartier est journaliste scientifique senior pour Eos.org. Elle a un doctorat. dans les planètes extrasolaires, et couvre les sciences spatiales, le changement climatique, la diversité STEM, la justice et l'éducation.
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