Novo Estudo – Cientistas conseguem cultivar plantas em solo Lunar

O que você precisa para fazer seu jardim crescer? Além de muito sol alternando com chuvas suaves – e abelhas e borboletas ocupadas para polinizar as plantas – você precisa de um solo bom e rico para fornecer minerais essenciais. Mas imagine que você não tem solo rico, nem chuva, nem abelhas e borboletas. E a luz do sol era muito forte e direta ou ausente – causando temperaturas congelantes.

As plantas poderiam crescer em tal ambiente – e, em caso afirmativo, quais? Esta é a questão que os colonos na Lua (e em Marte) teriam que resolver se (ou quando) a exploração humana de nossos vizinhos planetários for adiante. Agora, um novo estudo, publicado na Communications Biology, começou a fornecer respostas.

Os pesquisadores por trás do estudo cultivaram a planta Arabidopsis thaliana de rápido crescimento em amostras de regolito lunar (solo) trazidas de três lugares diferentes na Lua pelos astronautas da Apollo.

Solo seco e estéril
Esta não é a primeira vez que foram feitas tentativas de cultivar plantas no regolito lunar, mas é a primeira a demonstrar por que elas não prosperam.

O regolito lunar é muito diferente dos solos terrestres. Para começar, não contém matéria orgânica (vermes, bactérias, matéria vegetal em decomposição) que é característica do solo da Terra. Nem tem um conteúdo de água inerente.

Mas é composto dos mesmos minerais que os solos terrestres, portanto, supondo que a falta de água, luz solar e ar seja melhorada pelo cultivo de plantas dentro de um habitat lunar, o regolito poderia ter o potencial de cultivar plantas.

A pesquisa mostrou que isso realmente acontece. Sementes de A. thaliana germinaram na mesma proporção no material Apollo que no solo terrestre. Mas enquanto as plantas no solo terrestre passaram a desenvolver estoques de raízes e produzir folhas, as mudas de Apollo foram atrofiadas e tiveram um crescimento fraco das raízes.

O principal objetivo da pesquisa foi examinar as plantas no nível genético. Isso permitiu que os cientistas reconhecessem quais fatores ambientais específicos evocavam as respostas genéticas mais fortes ao estresse. Eles descobriram que a maior parte da reação de estresse em todas as mudas da Apollo veio de sais, metal e oxigênio altamente reativos (os dois últimos não são comuns em solo terrestre) nas amostras lunares.

As três amostras da Apollo foram afetadas em diferentes graus, com as amostras da Apollo 11 sendo as mais lentas para crescer. Dado que a composição química e mineralógica dos três solos da Apollo eram bastante semelhantes entre si e com a amostra terrestre, os pesquisadores suspeitavam que os nutrientes não eram a única força em jogo.

O solo terrestre, chamado JSC-1A, não era um solo regular. Era uma mistura de minerais preparada especificamente para simular a superfície lunar e não continha matéria orgânica.

O material de partida foi basalto, assim como no regolito lunar. A versão terrestre também continha vidro vulcânico natural como análogo dos “aglutinados vítreos” – pequenos fragmentos minerais misturados com vidro derretido – que são abundantes no regolito lunar.

Os cientistas reconheceram os aglutinados como uma das possíveis razões para a falta de crescimento das mudas no solo Apollo em comparação com o solo terrestre, e também para a diferença nos padrões de crescimento entre as três amostras lunares.

Os aglutinados são uma característica comum da superfície lunar. Ironicamente, eles são formados por um processo conhecido como “jardinagem lunar”. É assim que o regolito muda, através do bombardeio da superfície da Lua por radiação cósmica, vento solar e meteoritos minúsculos, também conhecidos como intemperismo espacial.

Como não há atmosfera para desacelerar os minúsculos meteoritos que atingem a superfície, eles impactam em alta velocidade, causando derretimento e, em seguida, extinção (resfriamento rápido) no local do impacto.

Gradualmente, pequenos agregados de minerais se acumulam, mantidos juntos pelo vidro. Eles também contêm pequenas partículas de ferro metálico (ferro nanofásico) formadas pelo processo de intemperismo espacial.

É este ferro que é a maior diferença entre os aglutinados vítreos nas amostras da Apollo e o vidro vulcânico natural na amostra terrestre. Essa também foi a causa mais provável do estresse associado ao metal reconhecido nos perfis genéticos da planta.

Assim, a presença de aglutinados nos substratos lunares fez com que as mudas da Apollo sofressem em comparação com as mudas cultivadas em JSC-1A, particularmente as da Apollo-11. A abundância de aglutinados em uma amostra de regolito lunar depende do tempo que o material ficou exposto na superfície, o que é chamado de “maturidade” de um solo lunar.

Solos muito maduros estão na superfície há muito tempo. Eles são encontrados em lugares onde o regolito não foi perturbado por eventos de impacto mais recentes que criaram crateras, enquanto solos imaturos (de baixo da superfície) ocorrem ao redor de crateras frescas e em encostas íngremes de crateras.

As três amostras da Apollo tinham maturidades diferentes, sendo o material da Apollo 11 o mais maduro. Ele continha mais ferro nanofásico e exibia os marcadores de estresse associados a metais mais altos em seu perfil genético.

A importância do solo jovem
O estudo conclui que o regolito mais maduro foi um substrato menos eficaz para o cultivo de mudas do que o solo menos maduro. Esta é uma conclusão importante, pois demonstra que as plantas podem ser cultivadas em habitats lunares usando o regolito como recurso. Mas que a localização do habitat deve ser pautada pela maturidade do solo.

E um último pensamento: me ocorreu que as descobertas também podem se aplicar a algumas das regiões empobrecidas do nosso mundo. Não quero repetir o velho argumento de “Por que gastar todo esse dinheiro em pesquisa espacial quando poderia ser melhor gasto em escolas e hospitais?”. Isso seria assunto para outro artigo.

Mas existem desenvolvimentos tecnológicos que surgem dessa pesquisa que podem ser aplicáveis ​​na Terra? O que foi aprendido sobre mudanças genéticas relacionadas ao estresse poderia ser usado para desenvolver culturas mais resistentes à seca? Ou plantas que poderiam tolerar níveis mais altos de metais?

Seria uma grande conquista se fazer plantas crescerem na Lua fosse fundamental para ajudar os jardins a crescerem mais verdes na Terra.

As três amostras da Apollo foram afetadas em diferentes graus, com as amostras da Apollo 11 sendo as mais lentas para crescer. Dado que a composição química e mineralógica dos três solos da Apollo eram bastante semelhantes entre si e com a amostra terrestre, os pesquisadores suspeitavam que os nutrientes não eram a única força em jogo.

O solo terrestre, chamado JSC-1A, não era um solo regular. Era uma mistura de minerais preparada especificamente para simular a superfície lunar e não continha matéria orgânica.

O material de partida foi basalto, assim como no regolito lunar. A versão terrestre também continha vidro vulcânico natural como análogo dos “aglutinados vítreos” – pequenos fragmentos minerais misturados com vidro derretido – que são abundantes no regolito lunar.

Os cientistas reconheceram os aglutinados como uma das possíveis razões para a falta de crescimento das mudas no solo Apollo em comparação com o solo terrestre, e também para a diferença nos padrões de crescimento entre as três amostras lunares.

Os aglutinados são uma característica comum da superfície lunar. Ironicamente, eles são formados por um processo conhecido como “jardinagem lunar”. É assim que o regolito muda, através do bombardeio da superfície da Lua por radiação cósmica, vento solar e meteoritos minúsculos, também conhecidos como intemperismo espacial.

Como não há atmosfera para desacelerar os minúsculos meteoritos que atingem a superfície, eles impactam em alta velocidade, causando derretimento e, em seguida, extinção (resfriamento rápido) no local do impacto.

Gradualmente, pequenos agregados de minerais se acumulam, mantidos juntos pelo vidro. Eles também contêm pequenas partículas de ferro metálico (ferro nanofásico) formadas pelo processo de intemperismo espacial.

É este ferro que é a maior diferença entre os aglutinados vítreos nas amostras da Apollo e o vidro vulcânico natural na amostra terrestre. Essa também foi a causa mais provável do estresse associado ao metal reconhecido nos perfis genéticos da planta.

Assim, a presença de aglutinados nos substratos lunares fez com que as mudas da Apollo sofressem em comparação com as mudas cultivadas em JSC-1A, particularmente as da Apollo-11. A abundância de aglutinados em uma amostra de regolito lunar depende do tempo que o material ficou exposto na superfície, o que é chamado de “maturidade” de um solo lunar.

Solos muito maduros estão na superfície há muito tempo. Eles são encontrados em lugares onde o regolito não foi perturbado por eventos de impacto mais recentes que criaram crateras, enquanto solos imaturos (de baixo da superfície) ocorrem ao redor de crateras frescas e em encostas íngremes de crateras.

As três amostras da Apollo tinham maturidades diferentes, sendo o material da Apollo 11 o mais maduro. Ele continha mais ferro nanofásico e exibia os marcadores de estresse associados a metais mais altos em seu perfil genético.

A importância do solo jovem
O estudo conclui que o regolito mais maduro foi um substrato menos eficaz para o cultivo de mudas do que o solo menos maduro. Esta é uma conclusão importante, pois demonstra que as plantas podem ser cultivadas em habitats lunares usando o regolito como recurso. Mas que a localização do habitat deve ser pautada pela maturidade do solo.

E um último pensamento: me ocorreu que as descobertas também podem se aplicar a algumas das regiões empobrecidas do nosso mundo. Não quero repetir o velho argumento de “Por que gastar todo esse dinheiro em pesquisa espacial quando poderia ser melhor gasto em escolas e hospitais?”. Isso seria assunto para outro artigo.

Mas existem desenvolvimentos tecnológicos que surgem dessa pesquisa que podem ser aplicáveis ​​na Terra? O que foi aprendido sobre mudanças genéticas relacionadas ao estresse poderia ser usado para desenvolver culturas mais resistentes à seca? Ou plantas que poderiam tolerar níveis mais altos de metais?

Seria uma grande conquista se fazer plantas crescerem na Lua fosse fundamental para ajudar os jardins a crescerem mais verdes na Terra.

Autor: Monica Grady, Professor of Planetary and Space Sciences, The Open University

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.