Это первый в истории случай, когда растения проросли на Земле в почве с другого небесного тела. Учёные называют успешный эксперимент прорывом в исследовании Луны и космоса и первым шагом к возможному выращиванию растений на Луне в отдалённом будущем, что позволит, в том числе, предотвращать и решать проблему дефицита продовольствия на нашей планете.
Эксперименту предшествовала длительная подготовка. С тех пор, как команда специалистов из университета Флориды впервые заявила о своём амбициозном замысле и запросила для его реализации образцы лунной почвы, прошло более десяти лет. В итоге запрос учёных был удовлетворен, однако для проведения исследования было предоставлено ограниченное количество лунной почвы – всего 1 грамм на каждое растение. В общей сложности для реализации проекта учёные получили 12 граммов грунта с Луны, образцы которого хранились в запечатанном виде в космическом центре имени Линдона Джонсона. Они никогда не подвергались воздействию воздуха, не контактировали с земными микроорганизмами. Вода в лунный грунт была впервые добавлена непосредственно перед посадкой семян. Выяснилось, что реголит отталкивает воду, однако в итоге специалистам удалось добиться, чтобы лунная почва впитала воду, и затем добавить в почву питательный раствор.
Учёные посадили 12 семян резуховидки в лунный реголит и 16 семян – в земной вулканический пепел, чтобы сравнить процессы роста растений в обоих типах почвы. Исследователи использовали вулканический пепел с тем же минеральным составом и размером частиц, что и лунный грунт.
Учёные выбрали для эксперимента Arabidopsis thaliana, поскольку это растение всесторонне изучено, его генетический код полностью расшифрован. Кроме того, резуховидка Таля очень неприхотлива, быстро растёт и способна выживать в крайне неблагоприятных условиях. На Земле резуховидка Таля распространена на всех континентах, кроме Антарктиды.
«Существуют тысячи лабораторий по всему миру, которые работают или работали с данным растением, поэтому мы знаем об этой культуре очень много – от каждого нуклеотида в его геноме до того, какие гены экспрессируются в его солевом растворе. Вторая причина – это растение имеет небольшие размеры и может расти в ограниченном количестве грунта. Мы вырастили одно растение фактически в одном грамме образца», – пояснил один из авторов исследования Роберт Ферл (Robert Ferl).
Непритязательное растение выдержало и внеземные условия: семена проросли в скудном лунном грунте удивительно быстро – уже через два дня после посадки.
Вплоть до шестого дня эксперимента посаженные в лунный грунт и в земную почву растения выглядели почти одинаково. Затем начали проявляться различия. Выращенные в лунном реголите растения развивались медленнее и отличались меньшим размером листьев и более слабой корневой системой, чем у образцов, которые посадили в неплодородную земную почву. Стало очевидно, что растения воспринимают среду лунного грунта как стрессовую. Дальнейший анализ показал, что на лунный грунт растения реагируют приблизительно так же, как на соль, металлы или окислительный стресс при выращивании в особо суровых земных условиях, например, среди солончаков. Больше признаков стресса было у растений, выращенных на зрелой лунной почве (которая подвергалась значительному воздействию агрессивного космического и солнечного ветра).
То, что лунный грунт оказался пригоден для роста, пусть и медленного, земных семян, имеет огромное значение для освоения космоса. «Нам нужно будет использовать ресурсы, найденные на Луне и Марсе, для освоения источников пищи для будущих астронавтов, которые будут жить и работать в далёком космосе», – подчеркнул глава NASA Билл Нельсон (Bill Nelson). «NASA работает над внедрением сельскохозяйственных инноваций, которые могут помочь нам понять, как растения преодолевают стрессовые условия в районах с дефицитом продовольствия здесь, на Земле» – добавил он.
Исследователи настроены оптимистично и считают успешное проведение эксперимента важным шагом на пути к возможному выращиванию растений непосредственно на Луне, где они могут стать источником кислорода и пищи. «Следующий шаг – сделать это на поверхности Луны», – заявил профессор Саймон Гилрой (Simon Gilroy).
В NASA отметили актуальность и своевременность эксперимента: через несколько лет космическое агентство планирует вновь отправить астронавтов на Луну, в том числе женщину – впервые.
Наталья Щёголева
