Сбор пищи на Луне — одна из главных задач освоения космоса. Новое исследование показывает, что этот бобовый может расти и производить семена в смесях с искусственным лунным реголитом при добавлении органического вещества и полезных грибов. Это открытие открывает новые возможности для развития сельскохозяйственных систем на будущих лунных базах.
Исследовательская группа смогла посадить и собрать нут в смесях, содержащих аналог лунного реголита — материала, который имитирует состав поверхности Луны.
Для исследования учёные из Техасского университета в Остине (США) в сотрудничестве с Техасским университетом A&M выбрали сорт нута «Myles». Этот тип бобовых ценится за свои компактные размеры и устойчивость, что способствует выращиванию сельскохозяйственных культур в условиях с ограниченным пространством, например, ожидаемых на лунных миссиях.
Исследования показывают, что при адекватной биологической поддержке некоторые культуры могут расти в внеземных почвах, что является важным шагом для будущего космического земледелия.
Самая большая проблема в том, что лунный реголит на самом деле не является почвой. Это дробная порода без органического вещества или живых микробов
Сара Сантос, ведущий автор (Институт геофизики, Техасский университет)
«Самая большая проблема в том, что лунный реголит на самом деле не является почвой. Это дробная порода без органического вещества или живых микробов. Добавляя органический материал и полезные грибы, мы начинаем вводить элементы, которые обеспечивают работу почвы на Земле», — рассказывает Сара Сантос, ведущий автор исследования из Института геофизики Техасского университета, в интервью SINC.
Работа, выполненная исследователями из техасских университетов, опубликована в журнале Scientific Reports. Результаты получены на фоне подготовки NASA к возвращению астронавтов на Луну в рамках программы Artemis II.
Результаты появились на фоне подготовки NASA к возвращению астронавтов на Луну в рамках программы Artemis II
От реголита к пахотной почве
Лунный реголит — это технический термин, описывающий материал, покрывающий поверхность Луны. В отличие от наземной почвы, она в основном состоит из дробленной породы, без органического вещества или микроорганизмов, поддерживающих растительный мир. Хотя он содержит минералы, полезные для роста растений, он также может содержать потенциально токсичные металлы.
«В целом, растения были меньше и росли медленнее в реголитовых смесях, что указывает на то, что среда всё ещё стрессовая для них. Но тот факт, что они могут выращивать и давать семена, показывает, что растения могут адаптироваться, если у них есть правильная биологическая поддержка», — говорит Сантос.
В целом, растения были меньше и росли медленнее в реголитовых смесях, что указывает на то, что среда всё ещё вызывает для них стресс
Сара Сантос
Для воспроизведения этих условий в лаборатории команда использовала аналог реголита, разработанный компанией Exolith Lab. Этот материал имитирует химический состав образцов, привезённых астронавтами программы «Аполлон».
С целью создания более благоприятной среды для выращивания исследователи добавили вермикомпост — удобрение, вырабатываемое красными червями, богатое питательными веществами и обладающее разнообразным микробиомом. Этот материал образуется из органических отходов, которые в противном случае выбрасывались бы во время миссий, таких как пищевые остатки или хлопковые ткани, что делает его устойчивым ресурсом для космических условий.
Помощь от грибов
Перед посадкой семян команда покрыла нут арбускулярными микоризными грибами (AMF) — организмами, которые устанавливают симбиотические отношения с корнями многих растений. Эти грибы помогают поглощать питательные вещества и воду из почвы и могут уменьшать накопление тяжёлых металлов в тканях растений.
Риски относитель
но низки, поскольку эти грибы полезны и не вызывают патогенности
Сара Сантос
«Арбускулярные микоризы могут сыграть важную роль в будущем космическом земледелии, поскольку они естественным образом помогают корням растений получать питательные вещества и воду, а также снижают поглощение металлов. Риски относительно низки, поскольку эти грибы полезны и не патогенны, но любая биологическая система должна быть тщательно управляема, чтобы поддерживать микробный баланс и избегать нежелательных изменений в системе», — говорит Сантос.
Затем учёные посадили нут в различные смеси этой симуляции реголита и вермикомпоста, чтобы оценить, какие пропорции позволяют растениям расти.
Результаты показали, что смеси с реголитом до 75% могут давать пригодный для сбора нут. Однако большая доля привело к заметному ухудшению состояния растений, что приводило к медленному росту, физиологическому стрессу и преждевременной гибели.
Растения, защищённые грибами, выжили дольше, чем те, что не получили этой поддержки, что демонстрирует важность AMF для здоровья растений
Безопасно есть?
Хотя эксперимент показывает, что можно производить нут в условиях, подобных луне, остаются важные вопросы, которые нужно решить. Один из них — будет ли урожай безопасным и питательным для астронавтов.
«Важная часть этих исследований — убедиться, что культура безопасна для употребления. Для этого мы анализируем семена, чтобы определить их содержание питательных веществ и металлов, и сравниваем результаты со стандартами безопасности пищевых продуктов», — подчеркивает исследователь.
Мы хотим понять его жизнеспособность как источника пищи
Джессика Аткин, первый автор исследования (Texas A&M)
«Мы хотим понять их жизнеспособность как источника пищи», — говорит исследователь Джессика Аткин, первый автор исследования и докторант почвоведений в Техасском университете A&M. «Нам нужно знать, насколько они здоровы, содержат ли они необходимые астронавтам питательные вещества и накопили ли они потенциально токсичные металлы.»
«Мы тестировали различные генотипы нута с коллегами из Министерства сельского хозяйства США (USDA), чтобы определить сорта, которые лучше всего работают в реголите. Кроме того, при финансировании NASA мы сейчас производим многопоколенные культуры, чтобы научиться оптимизировать систему для долгосрочного производства продуктов питания», — говорит Сантос.
Теперь учёные планируют проанализировать питательный, химический и органолептический состав семян, а также изучать культуры на протяжении нескольких поколений, чтобы определить, смогут ли системы сельского хозяйства на основе реголита поддерживать долгосрочное производство пищи на Луне.