Les plantes peuvent pousser dans le sol lunaire, mais elles le détestent

Les plantes peuvent pousser dans le sol lunaire, mais elles le détestent

Les plantes après 16 jours de croissance, avec des différences nettes observées entre les plantes cultivées dans un sol lunaire simulé (à gauche) et les plantes cultivées dans un régolithe lunaire réel.

Les plantes après 16 jours de croissance, avec des différences nettes observées entre les plantes cultivées dans un sol lunaire simulé (à gauche) et les plantes cultivées dans un régolithe lunaire réel.
Photo: Tyler Jones, UF/IFAS

Pour la toute première fois, des scientifiques ont fait pousser des plantes dans un sol lunaire revenu des missions Apollo. Mais étant donné le degré de stress observé chez ces plantes, il est peu probable que nous cultivions sur la Lune de si tôt.

Nouveau rechercher en biologie des communications est le premier à montrer que les plantes, en particulier l’arabette (Arabidopsis thaliana), poussera dans le régolithe lunaire.

“Pensez-y une minute et les implications sont stupéfiantes”, m’ont écrit les trois scientifiques à l’origine de l’étude, tous de l’Université de Floride, dans un e-mail de groupe. “La vie terrestre peut potentiellement vivre sur la Lune, et pour les astronautes qui passent du temps sur la Lune, les plantes peuvent être utilisées pour le maintien de la vie d’une manière qui n’a été que spéculée.”

Sans aucun doute, cela représente un résultat vraiment étonnant et inattendu. Comme les scientifiques l’ont expliqué, le régolithe lunaire n’a rien à voir avec les sols trouvés sur Terre, le premier étant pointu, abrasif et sans aucun élément organique. De plus, le régolithe lunaire implique certains états chimiques, comme ceux liés au fer, qui ne sont pas présents dans les sols terrestres. Ils sont également remplis de minuscules éclats de verre volcanique. Et bien sûr, la Lune, avec son atmosphère dérisoire, est continuellement bombardée de radiations.

Récolte d'une plante de cresson de Thale cultivée dans un sol lunaire.

Récolte d’une plante de cresson de Thale cultivée dans un sol lunaire.
Photo: Tyler Jones, UF/IFAS.

Oui, les plantes ont poussé, mais cela ne veut pas dire qu’elles se sont très bien comportées. Les spécimens d’arabette cultivés dans le régolithe lunaire ont montré des signes de stress, notamment une croissance lente, un faible volume et une décoloration. L’équipe, qui comprenait l’horticulteur Robert Ferl de l’UF Institute of Food and Agricultural Sciences, affirme que davantage de recherches seront nécessaires si nous espérons un jour faire pousser des plantes sur la Lune en utilisant des sols d’origine locale. L’horticultrice Anna-Lisa Paul et le géologue Stephen Elardo, tous deux de l’UF, sont co-auteurs de l’étude.

Qu’on voudrait faire pousser des plantes sur la Lune est compréhensible. Les plantes produisent de l’oxygène et de l’amidon tout en absorbant le dioxyde de carbone et en recyclant l’eau. Ils “achèvent le cycle de maintien de la vie ici sur Terre et feront probablement de même lorsque nous quitterons la Terre”, ont expliqué les chercheurs.

Pour l’étude, ils utilisé des échantillons ramenés des missions Apollo 11, 12 et 17. jece n’était pas facile pour eux d’obtenir uns’emparer de ces précieux matériaux. L’équipe a fait trois demandes officielles d’échantillons au cours des 11 dernières années, la NASA les obligeant finalement et leur prêtant 12 grammes pour l’expérience. C’est juste quelques cuillères à café. Travaillant avec un sol lunaire simulé, les scientifiques ont passé des années à essayer de déterminer la quantité minimale nécessaire pour mener à bien cette expérience. Un simulant lunaire connu sous le nom de JSC-1A, que l’équipe a ensuite utilisé comme substrat de contrôle pour l’expérience, était la clé de ce processus.

“Une fois que nous avons connu le minimum avec lequel nous pouvions travailler, un gramme par plante, nous savions combien demander”, m’a dit l’équipe. « Afin de rendre l’étude statistiquement robuste, nous avions besoin de quatre plantes par échantillon lunaire. Cela a constitué la base de notre demande d’échantillons à la NASA.

Il est important de noter que tous les échantillons d’Apollo n’étaient pas égaux. Les échantillons d’Apollo 11 ont été prélevés directement de la surface et sont considérés comme des « sols matures », car ils ont été exposés et baratté par les vents cosmiques. Par comparaison, les échantillons d’Apollo 12 et 17 ont été creusés dans des couches plus profondes. En plus du simulateur lunaire JSC-1A, les chercheurs ont tenté de développer plantes dans la cendre volcanique de la Terre, qui a également servi de substrat de contrôle.

Les scientifiques ont utilisé l’arabette, une petite plante à fleurs originaire d’Eurasie et d’Afrique, car son “génome a été séquencé et bien cartographié en ce qui concerne la fonction de la plupart de ses gènes”, ont déclaré les scientifiques. Cela leur a permis de repérer les gènes spécifiques utilisés par la plante pour s’adapter physiologiquement à la croissance dans le régolithe lunaire. Et parce que le cresson est si petit, ils ont pu faire pousser les plantes dans un seul gramme de matériel, placé à l’intérieur puits de la taille d’un dé à coudre normalement utilisés pour la culture de cellules.

Incroyablement, l’arabette a poussé dans toutes les conditions de sol testées, quoique plus lentement dans le régolithe lunaire. Il a également fallu plus de temps aux plantes Moon pour développer des feuilles plus grandes, et leurs systèmes racinaires étaient rabougris par rapport aux témoins. Ceux-ci ont été considérés comme des signes de stress, tout comme les pigments rouge-noir observés sur les plantes.

Les scientifiques ont également observé les taux auxquels les plantes exprimaient des gènes liés au stress, tels que les réponses aux métaux et aux composés réactifs contenant de l’oxygène. Les plantes du substrat Apollo 11 ont produit 465 de ces gènes, tandis que les plantes Apollo 12 en ont produit 265 et la plante Apollo 17 113. Cette découverte suggère que le régolithe provenant de la surface est moins idéal comme substrat de croissance que les sols trouvés plus profondément en dessous. Les scientifiques disent qu’une exposition prolongée aux rayons cosmiques et au vent solaire, ainsi que la présence de petites particules de fer, ont probablement induit le stress observé dans les expériences.

J’ai interrogé l’équipe sur les stratégies d’atténuation possibles pour traiter le régolithe lunaire de manière à ce qu’il puisse correctement soutenir la vie végétale.

“Ahhh, une question très importante”, ont-ils répondu. « Notre étude suggère que certaines mesures d’atténuation pourraient être nécessaires pour une très bonne croissance. Une partie de cette atténuation peut se produire en faisant pousser des plantes à plusieurs reprises dans le même échantillon, laissant la biologie conditionner le sol. D’autres atténuations plus actives, comme le cycle de l’eau à travers le régolithe, pourraient également fonctionner.

Un objectif clé du prochain programme Artemis de la NASA est de construire une présence durable sur la Lune. Le nouvel article, avec ses découvertes remarquables, nous met dans la bonne direction vers faire en sorte que cela se produise.

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