Jessica Atkin, eine Absolventin des Texas A&M College of Agriculture and Life Sciences in der Abteilung für Boden- und Pflanzenwissenschaften, hat ihre Liebe zur Weltraumforschung dazu veranlasst, die ersten im Mondstaub angebauten Kichererbsen zu produzieren.
Jessica Atkin, Absolventin des Texas A&M Department of Soil and Crop Sciences, konnte die ersten Kichererbsensamen in einer 75-prozentigen Mischung aus simuliertem Mondstaub produzieren.
Da es auf der Erde nicht genügend Mondregolith für Experimente gibt, verwendeten Atkin und ihre Kollegen simulierten Mondstaub und bauten Kichererbsen an, um sie in Mischungen mit bis zu 75 % Mondstaub zu säen – in mehrfacher Hinsicht ein bahnbrechendes Unterfangen.
Als Ergebnis ihrer Studie könnten zukünftige Mondastronauten die Möglichkeit haben, einen Teil ihrer abgepackten Lebensmittel durch Proteine zu ersetzen, die aus Pflanzen stammen, die auf der Mondoberfläche angebaut werden.
„Der Mond hat keinen Boden wie die Erde“, sagte Atkin. „Auf der Erde verfügt der Boden über organisches Material, das mit Nährstoffen und Mikroorganismen gefüllt ist, die das Pflanzenwachstum unterstützen. Diese fehlen auf dem Mond. Dies bringt weitere Herausforderungen mit sich, wie verringerte Schwerkraft, Strahlung und toxische Elemente.“
Um einige dieser Herausforderungen zu bewältigen, hat Atkin eine Bodenverbesserung entwickelt, um die Struktur und Nährstoffzusammensetzung des Mondstaubs zu verbessern und ihn für den Anbau von Nutzpflanzen geeignet zu machen.
Atkin arbeitete bei dem Projekt mit Sara Oliveira Santos zusammen, einer Doktorandin an der Brown University, die ihr Fachwissen bei der Bewältigung hydrologischer Probleme einbrachte, die sich aus der geringen Partikelgröße des Mondstaubs ergeben.
Mondstaubforschung
Atkin hat an dieser Forschung unter der Leitung ihrer Berater Terry Gentry, Ph.D., Boden- und Wassermikrobiologe am Department of Soil and Crop Sciences, und Betsy Pierson, Ph.D., einer Expertin für Pflanzenmikroben, gearbeitet Interaktionen im Fachbereich Gartenbauwissenschaften. Ebenfalls an der Forschung beteiligt ist George Vandemark, Ph.D., ein Hülsenfruchtzüchter des US-Landwirtschaftsministeriums und Fakultätsmitglied an der Washington State University in Pullman, Washington.
In der Kichererbsen-Mondstaub-Studie sind nach fünf Wochen unterschiedliche Chlorophyllgrade zu beobachten.
Mithilfe von Bodenregenerationsmechanismen der Erde nutzte Atkin die Wechselwirkung zwischen nützlichen Bodenpilzen und Wurmkompost bzw. Wurmkot, um fruchtbaren Mondstaub zu erzeugen. Diese Änderungen tragen dazu bei, giftige Schadstoffe aus dem Staub zu binden, die Bodenstruktur für bessere hydraulische Eigenschaften zu verändern und die Pflanzentoleranz gegenüber Stressfaktoren und Toxinen zu erhöhen.
Drei Hauptmaßnahmen helfen Pilzen dabei, elementare Kontaminationen zu bekämpfen. Erstens werden Giftstoffe in der Bodenmischung abgesondert und gebunden, sodass sie weniger für die Pflanzenaufnahme verfügbar sind. Dadurch wird verhindert, dass Schadstoffe von den Pflanzenwurzeln aufgenommen werden. Wenn etwas Giftstoff durchkommt, fängt der Pilz es in seiner eigenen Biomasse und der der Pflanzenwurzel ein und begrenzt so die Menge der Giftstoffe, die in die Vegetation und die Samen aufgenommen werden.
Wurmkompost wird verwendet, um Nährstoffe bereitzustellen und die physikalischen Eigenschaften der Zusammensetzung des Mondstaubs zu verändern. Atkin sagte, rote Wiggler-Würmer könnten zum Mond gebracht werden, wo sie von Astronauten erzeugte Bioabfälle wie Kleidung, Hygieneartikel und Essensreste zersetzen können.
Atkin sagte, sie habe sich für Kichererbsen entschieden, weil es Hülsenfrüchte seien, die eine vorteilhafte Beziehung zu Pilzen eingehen.
„Sie sind eine großartige Proteinquelle und verbrauchen weniger Wasser und Stickstoff als andere Nahrungspflanzen“, sagte sie. „Wir haben eine Desi-Kichererbsensorte verwendet, um den Platzbeschränkungen innerhalb eines Lebensraums gerecht zu werden.“
Mit diesen Techniken züchtete Atkin erfolgreich Kichererbsen bis zur Saat in bis zu 75 % Mondregolith-Simulation, eine dokumentierte Premiere. Sie bemerkte jedoch einen Vorbehalt: Obwohl die Produktion von Kichererbsen auf der Erde normalerweise etwa 100 Tage dauert, dauerte die Reifung in Mondmischungen 120 Tage, und alle Pflanzen zeigten Stresssymptome.
Nachhaltigkeit im Weltraum
Atkin sagte, sie werde die Auswirkungen auf mehrere Generationen weiter untersuchen und glaubt, dass eine Transformation der Bodenmatrix dazu führen könnte, dass andere Nutzpflanzen angebaut werden können.
Obwohl Atkin sagte, dass es viele Variablen gibt, könnte dies eine Lösung für die langfristige Abfallreduzierung und die Nachhaltigkeit von Mondreisen und -erkundungen sein.
„Das Neue an der Verwendung von Vermikultur ist, dass alles im Weltraum durchgeführt werden kann, sei es in einer Raumstation oder auf dem Mond, wodurch der Bedarf an Nachschubmissionen verringert wird“, sagte sie.