Ein kleiner Schritt zur Mondbesiedlung: Wissenschaftler züchten erstmals Pflanzen im Mondboden

Im Jahr 1969 gelang dem amerikanischen Astronauten Neil Armstrong die erfolgreiche Landung auf dem Mond. Dies war „ein kleiner Schritt für ihn“, aber „ein großer Schritt für die Menschheit“.

Obwohl seitdem nie wieder Menschen auf dem Mond gelandet sind, haben der Wunsch und die Suche nach einer Besiedlung des Mondes nicht aufgehört.

Abbildung | Künstlerische Vorstellung vom erdähnlichen Mond (Quelle: Wikipedia)

Wissenschaftliche Untersuchungen haben ergeben, dass Menschen auf dem Mond überleben können, da die Schwerkraft des Mondes möglicherweise lebensfördernder ist als die Mikrogravitation, der Astronauten auf der Internationalen Raumstation ausgesetzt sind.

Daher gilt der Mond als einziger natürlicher Satellit der Erde und als der Erde am nächsten gelegener Himmelskörper als der beste Kandidat für die erste dauerhafte Exoplanetenkolonie der Menschheit.

Wenn die Menschheit jedoch das Ziel einer langfristigen Besiedlung des Mondes erreichen möchte, muss sie auf teure Versorgungsmissionen ins All verzichten und stattdessen die Möglichkeit haben, die lokalen Ressourcen auf dem Mond zu nutzen, um die für die Erhaltung des Lebens notwendigen Substanzen zu produzieren.

Eine neue Studie hat der Menschheit nun neue Möglichkeiten eröffnet, ihr Ziel einer langfristigen Besiedlung des Mondes zu erreichen.

Ein Forschungsteam der University of Florida in den USA hat Arabidopsis-Pflanzen in Mondboden gezüchtet und damit bewiesen, dass Pflanzen in Mondboden erfolgreich keimen und wachsen können.

Dies ist ein Novum in der Menschheitsgeschichte und ein Meilenstein in der Mond- und Weltraumforschung sowie der erste Schritt zum Pflanzenanbau und zur Sauerstoffproduktion bei zukünftigen Mond- oder Weltraummissionen.

Die zugehörige Forschungsarbeit mit dem Titel „Im Mondregolith der Apollo-Missionen gewachsene Pflanzen präsentieren stressassoziierte Transkriptome, die Aufschluss über die Aussichten für die Monderkundung geben“ wurde am 12. Mai in der Fachzeitschrift Communications Biology veröffentlicht.

„Wir wollten dieses Experiment durchführen, weil wir uns seit Jahren die Frage stellen: ‚Können Pflanzen im Mondboden wachsen?‘“, sagte Robert Ferl, einer der Hauptautoren des Artikels. „Die Antwort ist ja.“

„Drosophila unter den Pflanzen“ wächst auf Mondboden

Arabidopsis thaliana, auch bekannt als Mäuseohr-Senf, Arabidopsis thaliana und Arabidopsis thaliana, ist wie Raps und Kohl eine Kreuzblütlerpflanze.

Arabidopsis thaliana ist in Eurasien und Nordwestafrika weit verbreitet und wächst in der Inneren Mongolei, Shaanxi, Sichuan, Yunnan und anderen Orten in China.

Arabidopsis thaliana zeichnet sich durch eine geringe Pflanzengröße, eine schnelle Reproduktionsrate und eine einfache Kultivierung im Labor aus. Sie ist die weltweit am häufigsten verwendete Modellpflanze und gilt als „Fruchtfliege unter den Pflanzen“.

Für diese Arbeit verwendete das Forschungsteam Mondboden aus den Monderkundungsmissionen Apollo 11, 12 und 17.

Sie kultivierten Arabidopsis-Pflanzen in 12 Mondbodenproben und verglichen die Unterschiede in Wachstum und Genexpression zwischen den Pflanzen und mit 16 Arabidopsis-Pflanzen, die in Proben von Vulkanasche auf der Erde gewachsen waren, deren Partikelgröße und Mineralzusammensetzung der von Mondboden ähnelt.

Abbildung | Arabidopsis wächst im Mondboden (Quelle: Communications Biology)

Die Ergebnisse zeigten, dass Arabidopsis zwar in Mondböden wachsen konnte, jedoch langsamer wuchs, länger brauchte, um seine Blätter zu entfalten und mehr Anzeichen von Stress zeigte (verkümmertes Wachstum und rötliches Melanin) als in der Vulkanasche der Erde, insbesondere in Böden, die stärker der Mondoberfläche ausgesetzt waren.

Abbildung | Am 16. Tag zeigten Pflanzen in Vulkanasche (links) und Pflanzen in Mondboden (rechts) deutliche physiologische Unterschiede (Quelle: Communications Biology)

Darüber hinaus ergab die genetische Analyse des Teams an drei kleineren Pflanzen mit matterer Farbe, dass bei diesen Pflanzen über 1.000 Gene (hauptsächlich im Zusammenhang mit Stress) auf einem anderen Niveau exprimiert wurden als bei Pflanzen, die der Vulkanasche ausgesetzt waren.

Abbildung | Das Forschungsteam manipuliert Mondboden im Labor (Quelle: Communications Biology)

Darüber hinaus stellte das Forschungsteam fest, dass Pflanzen, die in von Apollo 11 gesammelten Proben wuchsen, schwächer wuchsen als Pflanzen in von Apollo 12 und 17 gesammelten Proben und dass sie im Vergleich zu Pflanzen in Vulkanasche mehr Gene auf unterschiedlichen Ebenen exprimierten.

Pflanzen aus den Sammlungen von Apollo 11, 12 und 17 exprimierten 465, 265 bzw. 113 Gene auf unterschiedlichen Ebenen. 71 % dieser Gene stehen im Zusammenhang mit Stress, der durch Salz, Metalle und Moleküle mit reaktivem Sauerstoff verursacht wird.

Das Forschungsteam vermutet, dass kosmische Strahlung und Sonnenwind den Mondboden zerstört haben und dass der Boden winzige Eisenpartikel enthält, die bei Pflanzen eine Stressreaktion auslösen und deren Entwicklung schädigen können.

Um Pflanzen künftig ein effektiveres Wachstum im Mondboden zu ermöglichen, muss das Forschungsteam die Wechselwirkung zwischen Pflanzen und Mondboden weiter untersuchen.

Dem Mond entgegen

Unter Mondkolonisierung versteht man die Vorstellung, dass Menschen dauerhaft auf dem Mond leben.

Im Jahr 1954 schlug der berühmte Science-Fiction-Autor Arthur Clarke die Idee vor, dass Menschen eine Basis auf dem Mond errichten und diese mit aufblasbaren Elementen abdecken könnten, um das Eindringen von Mondstaub zu verhindern.

Die menschliche Kolonisierung von Himmelskörpern jenseits der Erde ist in der Science-Fiction häufig Thema.

Abbildung｜1986 stellte der Künstler die geplante Mondbasis dar (Quelle: Wikipedia)

Mit der Zunahme der Erdbevölkerung und dem technologischen Fortschritt wird das Thema „Kolonisierung des Weltraums“ von der Menschheit immer häufiger diskutiert.

Der Mond ist der der Erde am nächsten gelegene Himmelskörper und wird von Wissenschaftlern als der beste Kandidat für die erste dauerhafte Exoplanetenkolonie angesehen.

Das Hauptproblem, das die Entwicklung von Kolonien derzeit behindert, sind jedoch die hohen Kosten der Raumfahrt.

Für die Gründung einer Kolonie auf einem natürlichen Himmelskörper sind reichlich Rohstoffe für den Bau und andere Zwecke (wie etwa den Strahlenschutz) erforderlich. Zudem ist für den Transport der Materialien vom Mond weniger Energie erforderlich als für den Transport von der Erde.

Daher eignet sich der Mond sehr gut zur Energie- und Treibstoffversorgung von Raumfahrzeugen.

Robert Ferl, einer der korrespondierenden Autoren des Artikels, sagte, dass es eine sehr vernünftige Entscheidung sei, den Mond als Zentrum oder Startrampe zu nutzen und den vorhandenen Boden auf dem Mond zum Pflanzenanbau zu verwenden, falls die Menschheit in Zukunft längere Weltraummissionen durchführen wolle.

Quellen:

https://www.nature.com/articles/s42003-022-03334-8

https://en.wikipedia.org/wiki/Arabidopsis_thaliana

https://en.wikipedia.org/wiki/Colonization_of_the_Moon