Coltivare piante nella regolite lunare

Crescita nella regolite lunare
A sinistra le piante cresciute nella cenere vulcanica (JSC-1A) che imita il suolo lunare, a destra quelle nella regolite lunare. Credit: NASA

Gli scienziati hanno provato a coltivare piante nella regolite lunare, ed è la prima volta nella storia dell’umanità. Una vera e propria pietra miliare nell’esplorazione lunare e spaziale. In un nuovo articolo pubblicato sulla rivista Communications Biology (rif.), i ricercatori dell’Università della Florida hanno dimostrato che le piante possono germogliare e crescere con successo nel suolo lunare. Lo studio ha anche evidenziato in che modo le piante rispondono biologicamente al suolo della Luna che è radicalmente diverso dal suolo che si trova sulla Terra.

Senza dubbio questo lavoro è il primo passo verso la coltivazione di piante per cibo e ossigeno sulla Luna o durante missioni spaziali più lunghe. Acquista oggi notevole importanza in virtù delle prossime missioni Artemis della NASA, che dovrebbero a breve, riportare l’essere umano sulla Luna. “Artemis richiederà una migliore comprensione di come coltivare piante nello spazio”, ha affermato Rob Ferl, uno degli autori dello studio, professore di scienze dell’orticoltura presso l’UF Institute of Food and Agricultural Sciences (UF/IFAS).

“Le piante in passato hanno contribuito a stabilire che i campioni di regolite riportati dalla Luna non ospitavano agenti patogeni o altri componenti sconosciuti che avrebbero danneggiato la vita terrestre. Ma quelle piante sono state solo spolverate con il suolo lunare e non sono mai state effettivamente coltivate in essa”, ha detto Anna-Lisa Paul, anche lei autrice dello studio e professoressa di ricerca di scienze dell’orticoltura in UF/IFAS. Lisa Paul e Rob Ferl sono esperti riconosciuti a livello internazionale nello studio delle piante nello spazio. Attraverso l’UF Space Plants Lab, hanno già in passato inviato esperimenti su navette spaziali, Stazione Spaziale Internazionale (ISS) e su voli suborbitali.

Materiali & Metodi

“Per future missioni spaziali più lunghe, potremmo usare la Luna come hub o trampolino di lancio. Ha senso che vorremmo usare il suolo presente per far crescere le piante”, ha detto Rob Ferl. “Quindi, cosa succede quando coltivi piante nel suolo lunare che è totalmente al di fuori dell’esperienza evolutiva di una pianta? Cosa farebbero le piante in una serra lunare? Potremmo avere coltivatori lunari?” Per iniziare a rispondere a queste domande, Rob Ferl e Lisa Paul hanno allestito un esperimento apparentemente semplice: piantare semi nel suolo lunare, aggiungere acqua, sostanze nutritive e luce e registrare i risultati.

La maggiore complicazione derivava dal fatto che gli scienziati avevano ha disposizione solo 12 grammi di terreno lunare con cui fare questo esperimento. Questo suolo, concesso in prestito dalla NASA è stato raccolto durante le missioni Apollo 11, 12 e 17. Lisa Paul e Rob Ferl hanno ottenuto il via libera a coltivare piante nella regolite lunare dopo tre richieste nel corso di 11 anni. La scarsa quantità ha costretto i due ricercatori a progettare un esperimento su piccola scala.

Per far crescere il loro minuscolo giardino lunare, hanno utilizzato pozzi delle dimensioni di un ditale in piastre di plastica normalmente utilizzate per la coltura delle cellule. Ogni pozzo funzionava come una “pentola”. Dopo aver riempito ogni “vaso” con circa un grammo di regolite, gli scienziati l’hanno inumidita con una soluzione nutritiva e hanno aggiunto alcuni semi della pianta di Arabidopsis Thaliana.

La pianta di Arabidopsis Thaliana

Arabidopsis è spesso utilizzata nelle scienze vegetali perché il suo codice genetico è stato completamente mappato. Questo permette ai ricercatori di comprendere meglio come il suolo possa influenzare le piante, fino al livello dell’espressione genica. Come gruppo di controllo, i ricercatori hanno anche piantato Arabidopsis in JSC-1A, una sostanza terrestre che imita il suolo lunare.

Prima dell’esperimento, i ricercatori non erano sicuri se i semi piantati nei terreni lunari sarebbero germogliati. Ma quasi tutti lo hanno fatto. “Siamo rimasti molto sorpresi. Non lo avevamo previsto”, ha detto Lisa Paul. “Questo ci ha detto che i terreni lunari non hanno interrotto gli ormoni e i segnali coinvolti nella germinazione delle piante”. Tuttavia, col passare del tempo, i ricercatori hanno osservato anche delle differenze tra le piante coltivate nel suolo lunare e il gruppo di controllo. Ad esempio, alcune delle piante coltivate nei terreni lunari erano più piccole, crescevano più lentamente o avevano dimensioni più varie rispetto alle loro controparti.

Questi sono tutti segni fisici evidenti che le piante si sono adattate per far fronte alla variazione della composizione chimica e strutturale del suolo lunare. Ciò è stato ulteriormente confermato quando i ricercatori hanno analizzato l’espressione genica delle piante. “A livello genetico, le piante stavano tirando fuori gli strumenti tipicamente usati per far fronte a fattori di stress, come sale e metalli o stress ossidativo, quindi possiamo dedurre che le piante percepiscono l’ambiente del suolo lunare come stressante”, ha detto Lisa Paul. 

Conclusioni

“In definitiva, vorremmo utilizzare i dati di espressione genica per capire come possiamo migliorare le risposte allo stress al livello in cui le piante, in particolare le colture, sono in grado di crescere nel suolo lunare con un impatto minimo sulla loro salute”. Ma non tutta le regolite lunare è uguale, il modo in cui le piante rispondono al suolo lunare, potrebbe essere collegato al luogo in cui è stato raccolto il suolo, ha confermato Stephen Elardo, docente di geologia all’UF. Ad esempio, i ricercatori hanno scoperto che le piante con il maggior numero di segni di stress erano quelle coltivate in quello che i astrogeologi chiamano “suolo lunare maturo”. Questi suoli sono quelli più esposti al vento cosmico, che ne altera la composizione. Al contrario, le piante coltivate in suoli meno maturi se la sono cavata meglio.

“La Luna è un luogo molto, molto secco. Coltivare piante nella regolite lunare con l’aggiunta di acqua e sostanze nutritive come influirà sulla composizione e la struttura del suolo ? L’aggiunta di acqua renderà la mineralogia più ospitale per le piante ?” ha aggiunto Stephen Elardo. I prossimi studi di follow-up si baseranno su queste domande. Per ora, gli scienziati festeggiano per aver mosso i primi passi verso la coltivazione di piante sulla Luna. “Volevamo fare questo esperimento perché, per anni, ci siamo posti questa domanda: le piante sarebbero cresciute nel suolo lunare ?”, ha detto Rob Ferl

“La risposta, è decisamente sì.”

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