Forskere dyrker kikærter i simuleret månejord

NASA forbereder sig på Artemis II-missionen og et fornyet skub for at udforske Månen, hvilket medfører en række komplekse udfordringer for fremtidens rumbosættelser. En af de mest presserende praktiske udfordringer for fremtidige astronauter er, hvad de skal spise under de lange og ressourcekrævende missioner i det ydre rum. Ny forskning fra The University of Texas at Austin og Texas A&M University indikerer, at kikærter potentielt kan udgøre en vital del af den landbrugsmæssige løsning. I et nyligt videnskabeligt eksperiment udført i 2024 har forskere med succes dyrket og høstet kikærter ved hjælp af simuleret månejord, hvilket markerer første gang, denne proteinrige afgrøde er produceret i et materiale designet til at efterligne overfladen på vores naturlige satellit.

Forskningen blev for nylig offentliggjort i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Scientific Reports, hvor Sara Santos, som er projektets ledende efterforsker, forklarede, at opdagelserne repræsenterer et yderst vigtigt skridt hen imod en dybere forståelse af plantedyrkning i udenjordiske miljøer. “The research is about understanding the viability of growing crops on the Moon,” said Santos, who is a distinguished postdoctoral fellow at the University of Texas Institute for Geophysics at the Jackson School of Geosciences. “How do we transform this regolith into soil? What kinds of natural mechanisms can cause this conversion?”

Lunar regolit er den korrekte videnskabelige betegnelse for det fine, støvede og stenede materiale, der dækker hele Månens ufrugtbare overflade. I skarp kontrast til den næringsrige muldjord, vi finder overalt på Jorden, mangler månens regolit fuldstændig det organiske materiale og de vitale mikroorganismer, som jordiske planter er fundamentalt afhængige af for at kunne trives. Selv om dette grå månestøv indeholder visse uorganiske mineraler og næringsstoffer, som planter teoretisk set kan udnytte, er det desværre også fyldt med tunge metaller, der kan være yderst giftige og skadelige for planternes biologiske udvikling. For at teste præcist om afgrøder overhovedet kunne overleve under disse ekstreme og fjendtlige forhold, anvendte det dedikerede forskerhold en særlig simuleret månejord produceret af Exolith Labs, som uhyre nøje afspejler den kemiske sammensætning af de historiske prøver, der blev bragt tilbage under de berømte Apollo-missioner.

Opdagelse af ældgammelt plante-DNA fremtidssikrer afgrøder

For overhovedet at forbedre de ellers umulige vækstbetingelser i det fuldstændig sterile månestøv valgte forskerne innovativt at iblande vermikompost i deres eksperimentelle testkamre. Vermikompost er et mørkt og utroligt næringsrigt materiale, der primært skabes af røde kompostorme, mens de langsomt nedbryder og fordøjer almindeligt organisk affald. Denne specialiserede ormekompost tilføjer ikke alene værdifulde plantenæringsstoffer, men introducerer også et enormt mangfoldigt mikrobiom, som understøtter planternes generelle sundhed og modstandsdygtighed. I et fremtidigt og realistisk rummissionsscenarie vil astronauter med stor fordel kunne udnytte disse kompostorme til at omdanne kasseret materiale som dagligt madaffald, brugt bomuldstøj og diverse hygiejneprodukter til frugtbar landbrugsjord i stedet for blot at smide det ud.

Inden den egentlige plantning i forsøgslaboratoriet valgte forskerne desuden forsigtigt at belægge alle kikærtefrøene med gavnlige arbuskulære mykorrhizasvampe for at give frøene de absolut bedst mulige forudsætninger for at spire og gro i den krævende blanding. Disse mykorrhizasvampe danner et stærkt symbiotisk forhold med planternes skrøbelige rødder og fungerer i praksis som en effektiv biologisk forlængerledning, der aktivt suger vand og mikroskopiske næringsstoffer ud af omgivelserne, præcis ligesom et vidtforgrenet underjordisk fibernetværk hurtigt fordeler digital data over meget store afstande. Svampene hjælper afgørende planterne med at optage livsvigtige næringsstoffer, samtidig med at de yderst aktivt reducerer mængden af skadelige tungmetaller, som planterne utilsigtet suger til sig fra det giftige månestøv. Santos og hendes videnskabelige team plantede umiddelbart derefter kikærterne i adskillige forskellige blandingsforhold af den simulerede månejord og den næringsrige ormekompost for at kunne observere planternes fysiologiske reaktioner over tid.

De endelige laboratorieresultater afslørede ganske tydeligt, at de hårdføre planter rent faktisk kunne vokse med bemærkelsesværdig succes i specifikke blandinger, der indeholdt helt op til femoghalvfjerds procent simuleret månejord. Da andelen af månestøv bevidst blev øget og oversteg dette kritiske niveau i forsøgene, begyndte planterne straks at udvise alvorlige fysiologiske stresstegn og døde som et direkte resultat betydeligt hurtigere. Ud fra den tætte statistiske korrelation mellem den stigende mængde tungmetalholdigt månestøv og den markant accelererede plantedød, kan man logisk udlede, at toksiciteten i månejorden direkte og uundgåeligt begrænser afgrødernes maksimale levetid, medmindre den giftige effekt dæmpes tilstrækkeligt af beskyttende biologiske buffere som kompost og gavnlige svampe. Selv under de absolut mest vanskelige og nådesløse betingelser i laboratoriet overlevede de planter, der på forhånd var blevet behandlet med de symbiotiske svampe, i meget længere tid end de fuldstændig ubehandlede planter, hvilket entydigt understreger mykorrhizasvampenes helt uundværlige rolle i overlevelsesprocessen.

Undervejs i processen opdagede de involverede forskere tillige det fascinerende faktum, at de livgivende svampe var fuldt ud i stand til at etablere sig permanent i selve den simulerede månejord. Denne unikke etableringsevne antyder meget stærkt, at svampene højst sandsynligt kun behøver at blive introduceret en enkelt gang i et rigtigt, lukket landbrugssystem på Månen, hvilket uden tvivl vil spare afgørende logistiske ressourcer og værdifuld plads under fremtidige rummissioner. Selvom det anerkendes vidt og bredt som en bemærkelsesværdig og historisk milepæl at høste friske kikærter direkte fra simuleret månejord, står videnskabsmænd stadig tilbage med en lang række ubesvarede og komplekse spørgsmål omkring planternes indre kemi. Det er for eksempel endnu fuldstændig uvist, hvorvidt de grønne afgrøder har absorberet sundhedsskadelige mængder af giftige metaller fra den fremmede jordblanding i løbet af hele den langstrakte vækstproces.

“We want to understand their feasibility as a food source,” said Jessica Atkin, the first author on the paper and a doctoral candidate in the Department of Soil and Crop Sciences at Texas A&M University. “How healthy are they? Do they have the nutrients astronauts need? If they aren’t safe to eat, how many generations until they are?”

Samtidig skal det underkastes langt mere grundige videnskabelige undersøgelser, om de dyrkede kikærter overhovedet indeholder den rette og nødvendige mængde af livsvigtige næringsstoffer, som hårdtarbejdende astronauter uundgåeligt har brug for til at opretholde et fremragende helbred i det dybe rum. Det spændende forskningsprojekt blev helt oprindeligt finansieret af forskerne Santos og Atkin selv, men det har heldigvis sidenhen modtaget yderligere og massiv økonomisk støtte gennem et eftertragtet NASA FINESST stipendium. Dette vigtige rumstipendium vil i ekstremt høj grad være med til at fremme den videre forskning i at dyrke bæredygtig og sikker mad til menneskehedens fremtidige og ambitiøse missioner til Månen.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er arbuskulære mykorrhizasvampe?

Det er mikroskopiske svampe, der danner et symbiotisk forhold med planterødder for at hjælpe med optagelsen af vand og næringsstoffer fra jorden.

Hvordan produceres vermikompost?

Vermikompost fremstilles ved hjælp af kompostorme, som nedbryder organisk materiale og omdanner det til næringsrig humus, der forbedrer jordens kvalitet.

Hvad består månejord primært af?

Månejord, eller regolit, består af fint knust sten, glaspartikler og mineraler, men mangler det organiske materiale, som findes i almindelig jord på Jorden.