اگر روی ماه درخت بکاریم چه اتفاقی می‌افتد؟

به گزارش برنا؛ برای رشد گیاهان در باغچه خود به چه چیزهایی نیاز دارید؟ علاوه بر تابش آفتاب زیاد و متناوب که با باران ملایم و زنبورها و پروانه‌های شلوغ برای گرده‌افشانی گیاهان نیاز است، به خاک خوب و غنی برای تامین مواد معدنی ضروری نیز نیاز دارید. اما تصور کنید که خاک غنی، باران، زنبور و پروانه‌ای نباشد و تابش خورشید نیز یا خیلی تند و مستقیم باشد یا اصلا هیچ آفتابی در کار نباشد.

اکنون یک مطالعه جدید که به سرپرستی مونیکا گریدی، استاد علوم سیاره‌ای و فضایی در مجله Communications Biology منتشر شده، شروع به ارائه پاسخ به این سوالات کرده است.

محققان این مطالعه، گیاه سریع‌رشد رشادی گوش‌موشی(Arabidopsis thaliana) را در نمونه‌هایی از خاک ماه که رگولیت نامیده می‌شود و فضانوردان ماموریت آپولو آنها را از سه مکان مختلف روی کره ماه آورده‌اند، کشت کردند.

گیاه رَشادی گوش‌موشی یا آرابیدوپسیس تالیانا یک گیاه گل‌دار کوچک و بومی اروپا، آسیا و شمال غربی آفریقا است. این گیاه، نخستین گیاهی است که نقشه ژنی آن توالی‌یابی شد. آرابیدوپسیس تالیانا، یک ارگانیسم مدل محبوب و شناخته ‌شده‌ است که در پژوهش‌های گیاه‌شناسی، زیست‌شناسی مولکولی و ژنتیک دارای اهمیت بالایی است.

این گیاه، گیاهی یک‌ساله و دولپه‌ای از خانواده شب‌بویان است. طول این گیاه در حدود ۲۰ تا ۳۰ سانتی‌متر است. رنگ گل‌های آن سفید است و هر گل دارای چهار گلبرگ است. ضخامت گل‌ها ۲ تا ۴ میلی‌متر است و برگ‌های آن کوچک کنگره‌ای و پرزدار هستند.

سنگ‌پوشه یا رگولیت(Regolith) به لایه‌ای از سنگ یا پوششی از واریزه‌های سنگی که روی سنگ‌بستر را می‌پوشاند، گفته می‌شود. رگولیت یا سنگ‌پوشه از موادی ناهمگون تشکیل شده و شامل گرد و غبار، خاک، سنگ‌ریزه و دیگر مواد مربوط است که در کره زمین، ماه، مریخ، برخی سیارک‌ها و دیگر اجرام فضایی پیدا می‌شود. تشکیل سنگ‌پوشه در کره زمین بیشتر بر اثر فرسایش و هوازدگی انجام می‌شود. به دلیل نبود یا کمبود جو در دیگر کرات، سنگ‌پوشه‌ها در کرات دیگر بیشتر بر اثر برخورد شهاب‌سنگ‌های ریز و همچنین بر اثر تاثیرات تابش‌های کیهانی بر روی سطح کرات تشکیل می‌شوند.

خاک خشک و بایر

اگرچه این اولین بار نیست که تلاش‌هایی برای رشد گیاهان در خاک ماه انجام می‌شود، اما این اولین مطالعه‌ای است که بررسی کرده و نشان می‌دهد چرا آنها رشد نمی‌کنند.

رگولیت با خاک‌ زمینی بسیار متفاوت است. به عنوان مثال، حاوی مواد آلی(کرم‌ها، باکتری‌ها، مواد گیاهی در حال پوسیدگی) که مشخصه خاک زمین است، نیست. همچنین آب ذاتی ندارد.

اما رگولیت از مواد معدنی مشابه با خاک زمین تشکیل شده است، بنابراین با فرض اینکه کمبود آب، نور خورشید و هوا با کشت گیاهان در یک زیستگاه قمری جبران شود، رگولیت می‌تواند پتانسیل رشد گیاهان را داشته باشد.

تحقیقات نشان داد که واقعاً چنین است. بذرهای رشادی گوش‌موشی در نمونه‌های رگولیت به همان سرعتی جوانه زدند که در خاک زمین جوانه می‌زنند. اما در حالی که گیاهان در خاک زمینی به توسعه ریشه و برگ‌ها ادامه دادند، رشد نمونه‌های کاشته شده در رگولیت متوقف شد و ریشه نیز رشد ضعیفی داشت.

هدف اصلی این تحقیق، بررسی گیاهان در سطح ژنتیکی بود. این کار به دانشمندان اجازه داد تا تشخیص دهند کدام عوامل محیطی خاص قوی‌ترین واکنش‌های ژنتیکی را به تنش و استرس برانگیخته است. آنها دریافتند که اغلب واکنش تنش در همه نمونه‌ای کاشته شده در رگولیت از نمک، فلز و اکسیژن است که در نمونه‌های قمری بسیار واکنش‌پذیر هستند و دو مورد آخر در خاک زمینی رایج نیستند.

سه نمونه آپولو به میزان‌های متفاوتی تحت تاثیر قرار گرفتند که نمونه‌های آپولو ۱۱ کندترین رشد را داشتند. با توجه به اینکه ترکیب شیمیایی و کانی‌شناسی سه نمونه آپولو نسبتاً مشابه یکدیگر و با نمونه زمینی بود، محققان مشکوک شدند که مواد مغذی تنها عامل موجود در بازی نیستند.

البته نمونه خاک زمین مورد استفاده در این آزمایش موسوم به JSC-۱A یک خاک معمولی نبود، بلکه ترکیبی از مواد معدنی بود که به طور خاص برای شبیه سازی سطح ماه تهیه شده بود و حاوی هیچ ماده آلی نبود.

ماده اولیه آن درست مانند رگولیت از بازالت بود. نمونه زمینی همچنین حاوی شیشه‌های طبیعی آتشفشانی به عنوان نظیرهایی برای "آگلوتینات‌های شیشه‌ای" بود که قطعات معدنی کوچک مخلوط با شیشه ذوب شده در سطح ماه هستند که در رگولیت به فراوانی یافت می‌شوند.

دانشمندان آگلوتینات‌ها را به عنوان یکی از دلایل بالقوه عدم رشد گیاهان در خاک ماه در مقایسه با خاک زمین و همچنین تفاوت در الگوهای رشد بین سه نمونه ماه تشخیص دادند.

آگلوتینات‌ها یک ویژگی مشترک در سطح ماه هستند. از قضا آنها توسط فرآیندی به نام "باغبانی قمری" تشکیل می‌شوند. این روشی است که رگولیت از طریق بمباران سطح ماه توسط تشعشعات کیهانی، باد خورشیدی و شهاب‌سنگ‌های کوچک تغییر می‌کند که به "هوازدگی فضایی" نیز معروف است.

از آنجایی که هیچ جوی در کره ماه برای کاهش سرعت برخورد شهاب‌سنگ‌های کوچک به سطح آن وجود ندارد، آنها با سرعت بالایی به سطح ماه برخورد می‌کنند و باعث ذوب شدن و سپس خاموش شدن(سرد شدن سریع) در محل برخورد می‌شوند. به تدریج، توده‌های کوچکی از مواد معدنی ایجاد می‌شوند که توسط شیشه در کنار هم نگه داشته می‌شوند. آنها همچنین حاوی ذرات ریز فلز آهن(آهن نانوفاز) هستند که توسط فرآیند هوازدگی فضایی تشکیل شده‌اند.

این آهن است که بزرگترین تفاوت بین آگلوتینات‌های شیشه‌ای در نمونه‌های آپولو و شیشه‌های آتشفشانی طبیعی در نمونه‌های زمینی را رقم می‌زند. آهن همچنین محتمل‌ترین علت تنش مرتبط با فلز بود که در پروفایل‌های ژنتیکی گیاه شناسایی شد.

بنابراین وجود آگلوتینات‌ها در زیرلایه‌های ماه باعث شد که نهال‌های رشادی گوش‌موشی در رگولیت در مقایسه با نهال‌های رشد یافته در JSC-۱A، به ویژه نهال‌های کاشته شده در نمونه‌ای که از آپولو-۱۱ آمده است، دچار مشکل شوند. فراوانی آگلوتینات‌ها در یک نمونه رگولیت بستگی به مدت زمانی دارد که این ماده روی سطح ماه قرار گرفته است که به آن "بلوغ" رگولیت گفته می‌شود.

خاک‌های بسیار بالغ برای مدت طولانی روی سطح ماه بوده‌اند. آن‌ها در مکان‌هایی یافت می‌شوند که رگولیت توسط برخوردهای شهابی اخیر پراکنده نشده‌ است، در حالی که خاک‌های نابالغ متعلق به زیر سطح ماه در اطراف دهانه‌های تازه ایجاد شده و در شیب‌های دهانه‌ها وجود دارند.

سه نمونه رگولیت بدست آمده از ماموریت‌های آپولو، بلوغ‌های متفاوتی داشتند و نمونه آپولو-۱۱ بالغ‌ترین آنها و حاوی بیشترین آهن نانوفاز بود و بالاترین نشانگرهای تنش مرتبط با فلز را در مشخصات ژنتیکی خود به نمایش گذاشت.

اهمیت خاک جوان

این مطالعه نتیجه می‌گیرد که رگولیت بالغ‌تر برای رشد نهال‌ها نسبت به خاک کمتر بالغ، بستر مؤثر کمتری است. این یک نتیجه‌گیری مهم است، زیرا نشان می‌دهد که گیاهان را می‌توان در زیستگاه‌های قمری در رگولیت رشد داد، اما محل احداث این زیستگاه باید بر اساس بلوغ خاک ماه تعیین شود و شاید مهم‌تر از این یافته این باشد که این یافته‌ها را می‌توان در برخی از مناطق فقیر جهان نیز مورد بهره‌برداری قرار داد.

شاید این یک بحث قدیمی باشد چرا این همه پول صرف تحقیقات فضایی می‌شود، در حالی که بهتر است برای رفع سوءتغذیه کودکان و ساخت مدارس و بیمارستان‌ها هزینه شود. اما یافته‌های ناشی از این تحقیق می‌تواند روی زمین قابل اجرا باشد و آنچه در مورد تغییرات ژنتیکی آموخته شده است، می‌تواند برای پرورش محصولات در زمین‌های خشک استفاده شود یا گیاهانی رشد داده شوند که می‌توانند سطوح بالاتری از فلزات را تحمل کنند.

اگر رشد گیاهان در ماه در کمک به سبزتر شدن باغ‌ها در زمین مؤثر باشد، دستاورد بزرگی خواهد بود.