Di cosa hai bisogno per far crescere il tuo giardino? Buon sole e piogge, api e farfalle per impollinare, ma anche buon terreno, ricco di minerali essenziali.
Immagina di non avere terreno fertile, acquazzoni, api, farfalle e il sole è troppo forte e troppo diretto, o completamente assente, portando a temperature gelide. Le piante potrebbero crescere in un ambiente del genere? Se sì perché?
Questa è una domanda a cui i coloni della Luna (e di Marte) dovranno rispondere se (o quando) l’esplorazione umana dei pianeti vicini continuerà. Uno studio pubblicato di recente inizia a fornire risposte.
I ricercatori dietro questo studio hanno coltivato la pianta a crescita rapida Arabidopsis thaliana in campioni di “regolite” lunare (questo è il nome del suolo lunare), riportati da tre diverse località sulla Luna dagli astronauti durante le missioni Apollo negli anni ’70.
Un suolo lunare arido
Questa non è la prima volta che proviamo a coltivare piante nella regolite lunare, ma è la prima volta che dimostriamo perché non prosperano le piante sulla Luna.
Infatti, la regolite lunare è molto diversa dai suoli terrestri: non contiene la materia organica caratteristica del suolo terrestre (vermi, batteri, materia vegetale in decomposizione), ed è molto secca.
Ma a parte questo, è composta dagli stessi minerali del suolo terrestre. Quindi, supponendo che la mancanza di acqua, luce e aria sia compensata coltivando le piante all’interno di un habitat lunare (una serra per esempio), la regolite potrebbe avere il potenziale per coltivare piante sulla Luna.
I semi di Arabidopsis thaliana germinarono alla stessa velocità nella regolite riportata da Apollo come nel suolo terrestre. Ma mentre le piante nel terreno terrestre sviluppavano radici e foglie, le piantine dei campioni Apollo erano rachitiche e le loro radici non crescevano bene.
L’obiettivo principale dello studio era esaminare le piante a livello genetico e identificare in modo specifico i fattori ambientali (stress) che provocano le risposte genetiche più importanti. Gli scienziati hanno scoperto che la maggior parte delle risposte allo stress nelle piante Apollo proveniva da sali, metalli e ossigeno altamente reattivo nei campioni lunari, gli ultimi due non comuni nel suolo terrestre.
Le piante coltivate nei campioni dell’Apollo sono state colpite in varia misura: quelle nei campioni dell’Apollo 11 sono state le più lente a svilupparsi. Le composizioni chimiche e mineralogiche dei tre suoli lunari erano abbastanza simili tra loro e anche alla composizione del campione terrestre. I ricercatori sospettavano quindi che i nutrienti non fossero l’unica forza in gioco.
In effetti, il “terreno terrestre”, chiamato JSC-1A, non era un normale suolo, ma una miscela di minerali preparata appositamente per simulare la superficie lunare. Non conteneva quindi sostanza organica. Il materiale di partenza di JSC-1A era il basalto (proprio come nella regolite lunare), a cui gli scienziati hanno aggiunto il vetro vulcanico naturale, per svolgere un ruolo analogo a quello degli “aggregati vetrosi”, questi piccoli frammenti minerali mescolati con vetro fuso che abbondano nella regolite lunare.
Gli scienziati ritengono che questi aggregati siano una potenziale ragione per la mancanza di crescita delle piantine nel suolo lunare rispetto al suolo terrestre e spiegano anche i diversi modelli di crescita tra i tre campioni lunari.
Gli aggregati sono comuni sulla superficie della Luna. Ironia della sorte, sono formati da un processo chiamato ‘moon gardening‘, o ‘spatial weathering‘: il modo in cui la regolite cambia a causa del bombardamento della superficie lunare da parte di raggi cosmici, vento solare e minuscoli meteoriti. Poiché non c’è atmosfera per rallentare i minuscoli meteoriti che colpiscono la superficie, si scontrano ad alta velocità, provocando lo scioglimento e quindi l’estinzione (cioè un rapido raffreddamento) nel sito dell’impatto.
A poco a poco si formano piccoli aggregati di minerali, tenuti insieme dal vetro. Contengono anche minuscole particelle di ferro metallico (ferro “nano-fase”) formate dal processo di alterazione spaziale.
È questo ferro che fa la differenza più grande tra gli aggregati vetrosi dei campioni Apollo e il vetro vulcanico naturale del campione terrestre. È anche la causa più probabile dello stress associato ai metalli, che è stato identificato nei profili genetici dei germogli.
Pertanto, la presenza di aggregati nei substrati lunari ha causato la difficoltà delle piantine dell’Apollo rispetto alle piantine coltivate in JSC-1A, in particolare quelle dell’Apollo-11. Infatti, l’abbondanza di aggregati in un campione di regolite lunare dipende dalla durata dell’esposizione del materiale sulla superficie del suolo lunare, quella che viene chiamata la sua “maturità” .
I suoli più maturi sono da tempo esposti in superficie, in luoghi dove la regolite non è stata disturbata dai recenti impatti; mentre i suoli immaturi si trovano intorno ai crateri da impatto recenti e sui pendii più ripidi dei crateri, dove i materiali originariamente giacenti sotto la superficie vengono esposti.
I tre campioni delle missioni Apollo avevano scadenze diverse, con il materiale dell’Apollo 11 il più maturo. Conteneva la maggior parte del ferro in nanofase e i germogli di Arabidopsis thaliana cresciuti in questi campioni avevano i marcatori di stress associati ai metalli più alti nel loro profilo genetico.
L’importanza del suolo giovane
Lo studio conclude che la regolite più matura era un substrato meno efficace per la crescita delle piantine rispetto al terreno meno maturo. Questa scoperta è importante perché dimostra che le piante potrebbero essere coltivate sulla Luna usando la regolite come risorsa, ma la posizione dell’habitat dovrebbe essere guidata dalla maturità del suolo.
Ma ci sono sviluppi tecnologici derivanti da questa ricerca che potrebbero essere applicabili sulla Terra? Ciò che abbiamo appreso sulle modificazioni genetiche legate allo stress potrebbe essere utilizzato per sviluppare colture più resistenti alla siccità? O piante che potrebbero tollerare livelli più elevati di metalli?
Se la coltivazione di piante sulla Luna potesse aiutare i giardini a diventare più verdi sulla Terra, sarebbe un grande risultato.
Autore
Monica Grady, L’Università Aperta
