Technika i gadżety

Księżycowa farma

• Technika i gadżety
• 2022 / 05 / 26

Postawienie przez człowieka nogi na Księżycu było "wielkim skokiem dla ludzkości", jak to ujął Neil Armstrong stawiając swój "mały krok człowieka" na Srebrnym Globie 20 lipca 1969 roku. Dość szybko jednak stwierdzono, że człowiek nie ma tam czego szukać. O wiele bardziej owocne okazało się samo pozostawanie w kosmosie, gdzie brak grawitacji i atmosfery pozwalał na prowadzenie nowatorskich badań i obserwacji.

Sama podróż w kosmos jest ponadto znacznie tańsza niż lądowanie - i ponowny start - na Księżycu. Na stacjach orbitujących wokół Ziemi kosmonauci mogą pracować przez wiele miesięcy, a wymieniające się zespoły korzystają z tego samego, raz już zawiezionego sprzętu. Dowożą też oczywiście nowy.

Tymczasem najdłuższy pobyt człowieka na Księżycu wynosił zaledwie trzy dni. Było to w czasie misji o nazwie Apollo 17 w 1972 roku. Pół wieku później ludzkość ponownie dostrzega korzyści z lotów na tego naturalnego satelitę Ziemi. Chce nawet zbudować na jego powierzchni stację badawczą. Agencja NASA uruchomiła program Artemis, który ma ponownie zawieźć Amerykanów na Księżyc. Według oryginalnych planów, miało do tego dojść już w 2024 roku, ale opóźnienie może wynosić nawet kilka lat.

O tym, jak poważnie NASA traktuje swoje plany, świadczy m.in. użyczenie naukowcom próbek księżycowego gruntu do badań... rolniczych. Długi pobyt człowieka na Księżycu wymaga zapewnienia mu żywności, a jej transport jest bardzo drogi. Dlatego troje naukowców z University of Florida - dwoje specjalistów od ogrodnictwa oraz geolog - podjęło próbę uprawy rośliny na próbkach gruntu pobranego z Księżyca.

Sześć kolejnych misji Apollo przywiozło łącznie 842 funty (382 kg) takiego gruntu. NASA dysponuje nim bardzo ostrożnie i przez 11 lat nie zgadzała się na udostępnienie go wspomnianym naukowcom. Zgodziła się dopiero na początku ubiegłego roku, właśnie w związku z programem Artemis. Agencja była bardzo oszczędna, bo użyczyła zaledwie 0,42 uncji (12 gramów) księżycowego gruntu. I nie zrzekła się bynajmniej prawa własności do niego, oferując jedynie jego wypożyczenie.

Naukowcom z University of Florida to jednak wystarczyło. Podzielili próbki gruntu na 12 porcji po 1 gramie - po cztery porcje z trzech różnych misji: Apollo 11, Apollo 12 i Apollo 17. Przygotowali też dodatkowe cztery próbki kontrolne z zebranych na Ziemi pyłów wulkanicznych i innych gruntów przypominających Księżyc. Próbki kontrolne miały dać porównanie z wynikami badań dokonywanych na próbkach księżycowych.

Pierwsza w historii roślina wyhodowana na gruncie księżycowym jest malutka. Ale dla nauki jest wielka.

---

W maju ubiegłego roku naukowcy posadzili we wszystkich 16 porcjach gruntu roślinę o nazwie rzodkiewnik pospolity. To niewielka roślina kwitnąca, o wysokości do 20-25 cm, uznawana za chwast. Dlaczego wybrali akurat tę? Przede wszystkim dlatego, że była pierwszą rośliną, której genom został opisany w całości. Jest bowiem stosunkowo niewielki, ale pomaga dziś w zrozumieniu procesów biologicznych na poziomie molekularnym, jak także procesu rozwoju rośliny, jej zakwitania, a także reagowania na światło. Naukowcy bardzo dużo więc o nim już wiedzą.

Drugim powodem wyboru była zdolność radzenia sobie tej rośliny w trudnych warunkach. Rzodkiewnik pospolity jest rośliną bardzo wytrzymałą, odporną na niekorzystne warunki. Jest np. często spotykany na poboczach dróg, gdzie utwardzony grunt nie sprzyja rozwojowi roślin, a wciąż przejeżdżające samochody zatruwają środowisko powyżej gruntu.

A jak rzodkiewnik poradził sobie na próbkach przygotowanych przez naukowców? Zdecydowanie najlepiej rósł na ziemskich pyłach wulkanicznych. Ale również na wszystkich próbkach z Księżyca zaczął kiełkować w 48 do 60 godzin od posadzenia. Rozwój rośliny był trudny, na wielu liściach widoczne były czarne i czerwone odbarwienia. Wskazują one na problemy z metabolizmem rośliny i przechodzoną chorobę.

Naukowcy jednak nie tylko wyhodowali rośliny na księżycowym pyle, ale także dokonali istotnego spostrzeżenia. Zauważyli różnice w rozwoju roślin, w zależności od tego, z której misji Apollo próbki gruntu pochodziły. Rzodkiewnik najgorzej radził sobie na materiale pochodzącym z Apollo 11. Niewiele lepiej rósł na próbkach przywiezionych w misji Apollo 12. A wyraźnie najlepiej na gruncie z misji Apollo 17.

Obserwacje wizualne potwierdzone zostały badaniami wyhodowanych roślin. Rzodkiewnik pospolity ma ponad 1000 genów, które mogą uaktywniać się, aby pomóc roślinie przetrwać w trudnych warunkach. W zbadanych roślinach hodowanych na próbkach Apollo 11 uaktywniło się aż 465 takich genów. Na próbkach Apollo 12 było to już tylko 235, a na próbkach Apollo 17 tylko 113 genów. To znaczy, że grunt z tych ostatnich próbek nie był potraktowany jako szczególny problem dla rozwoju.

Zróżnicowany rozwój roślin na różnych próbkach naukowcy wiążą z wiekiem powierzchni Księżyca, skąd kolejne próbki były pobierane. Najstarszy geologicznie materiał pochodził z misji Apollo 11. Pobrany z misji Apollo 12 był młodszy, a najmłodszy z misji Apollo 17. W tym ostatnim przypadku był pobierany z górzystego rejonu Księżyca, uformowanego przez uderzenia meteorytami i asteroidami. Powierzchnia była tutaj stosunkowo krótko narażona na działanie promieniowania kosmicznego, wiatru słonecznego i bombardowanie mikroskopijnymi meteorytami, które powodują wytwarzanie się w gruncie szklistych kamyków.

Na fot. po lewej widać, że rośliny hodowane na ziemskim gruncie (4 próbki po lewej stronie) rozwinęły się lepiej, niemniej na księżycowym także zdołały wyrosnąć (3 próbki po prawej stronie).

Fot. po prawej pokazuje, że rzodkiewnik pospolity rośnie nawet tam, gdzie go nie chcą - wyrasta ze szpary pomiędzy płytami chodnika.

---

Spostrzeżenie naukowców jest bardzo istotne dla przyszłych prób hodowli roślin na księżycowym gruncie. Wiadomo już, jakich terenów należy poszukiwać do wykorzystania w tym celu. Oczywiście nie ma mowy o tworzeniu pól uprawnych na Księżycu, bo rośliny potrzebują odpowiedniej ilości światła oraz tlenu, którego tam brakuje. Pozaziemska farma nie musi jednak być duża, bo ma zaspokajać jedynie potrzeby niewielkiej grupki pracowników stacji badawczej.

Budowa samowystarczalnej stacji na Księżycu jest wielkim wyzwaniem technologicznym. Hodowla roślin jest tylko jednym z wielu problemów do rozwiązania. Kluczowym jest dostęp do wody, którą na Księżycu odkryto dopiero w 2018 roku. Co ciekawe, na Marsie odkryto ją nieco wcześniej, już w 2012 roku. Dlatego najpierw pojawił się pomysł stałej bazy na Czerwonej Planecie. Ale tam samowystarczalność jest warunkiem absolutnie koniecznym dla przetrwania.

Mars jest bowiem znacznie dalej od nas niż Księżyc. Aby dolecieć z Ziemi na Marsa, trzeba pokonać 300 milionów mil (480 mln km), choć w linii prostej planety znajdują się w dużo mniejszej odległości. Do zbliżenia planet wędrujących po eliptycznych orbitach dochodzi raz na 26 miesięcy. Następne takie wydarzenie nastąpi 8 grudnia 2022 roku, gdy odległość ta będzie wynosić "tylko" 38,6 mln mil (62 mln km). Podróż na Marsa wynosi jednak nawet w takich optymalnych warunkach co najmniej 7 miesięcy (w jedną stronę).

W porównaniu z Marsem, Księżyc wydaje się być bardzo blisko. Odległość do niego zmienia się w granicach od 224 do 252 tys. mil (360 do 405 tys. km). Jest to więc 9-10 długości ziemskiego równika. Podróż na Księżyc zajmuje nieco ponad 3 doby. Zbudowanie tam stałej bazy jest więc znacznie łatwiejsze niż na Marsie.