اگر روی ماه درخت بکاریم چه اتفاقی رخ می دهد؟ - پسرک کامپیوتری

یک مطالعه نو نشان می دهد که اگر قصد کاشت گیاهان روی ماه را داشته باشیم، آن ها چگونه واکنش نشان می دهند. این همان سؤالی است که در آستانه استعمار کره ماه باید به آن پاسخ داده گردد.

برای رشد گیاهان در باغچه خود به چه چیز هایی احتیاج دارید؟ علاوه بر تابش آفتاب زیاد و متناوب که با باران ملایم و زنبور ها و پروانه های شلوغ برای گرده افشانی گیاهان احتیاج است، به خاک خوب و غنی برای تامین مواد معدنی ضروری نیز احتیاج دارید.

اما تصور کنید که خاک غنی، باران، زنبور و پروانه ای نباشد و تابش خورشید نیز یا خیلی تند و مستقیم باشد یا اصلا هیچ آفتابی در کار نباشد.

آیا گیاهان می توانند در چنین محیطی رشد نمایند؟ اگر ممکن باشد، کدام گیاهان هستند؟ این سوالی است که اگر اکتشاف انسانی در همسایگان آسمانی ما انجام گردد، مستعمره نشینان در ماه و مریخ باید به آن پاسخ دهند.

اکنون یک مطالعه نو که به سرپرستی مونیکا گریدی، استاد علوم سیاره ای و فضایی در مجله Communications Biology منتشر شده، آغاز به ارائه پاسخ به این سوالات نموده است.

محققان این مطالعه، گیاه سریع رشد رشادی گوش موشی (Arabidopsis thaliana) را در نمونه هایی از خاک ماه که رگولیت نامیده می گردد و فضانوردان ماموریت آپولو آن ها را از سه مکان مختلف روی کره ماه آورده اند، کشت کردند.

گیاه رَشادی گوش موشی یا آرابیدوپسیس تالیانا یک گیاه گل دار کوچک و بومی اروپا، آسیا و شمال غربی آفریقا است. این گیاه، نخستین گیاهی است که نقشه ژنی آن توالی یابی شد. آرابیدوپسیس تالیانا، یک ارگانیسم مدل محبوب و شناخته شده است که در پژوهش های گیاه شناسی، زیست شناسی مولکولی و ژنتیک دارای اهمیت بالایی است.

این گیاه، گیاهی یک ساله و دولپه ای از خانواده شب بویان است. طول این گیاه در حدود 20 تا 30 سانتی متر است. رنگ گل های آن سفید است و هر گل دارای چهار گلبرگ است. ضخامت گل ها 2 تا 4 میلی متر است و برگ های آن کوچک کنگره ای و پرزدار هستند.

سنگ پوشه یا رگولیت (Regolith) به لایه ای از سنگ یا پوششی از واریزه های سنگی که روی سنگ بستر را می پوشاند، گفته می گردد. رگولیت یا سنگ پوشه از موادی ناهمگون تشکیل شده و شامل گرد و غبار، خاک، سنگ ریزه و دیگر مواد مربوط است که در کره زمین، ماه، مریخ، بعضی سیارک ها و دیگر اجرام فضایی پیدا می گردد.

تشکیل سنگ پوشه در کره زمین بیشتر بر اثر فرسایش و هوازدگی انجام می گردد. به دلیل نبود یا کمبود جو در دیگر کرات، سنگ پوشه ها در کرات دیگر بیشتر بر اثر برخورد شهاب سنگ های ریز و بعلاوه بر اثر تاثیرات تابش های کیهانی بر روی سطح کرات تشکیل می شوند.

خاک خشک و بایر

اگرچه این اولین بار نیست که کوشش هایی برای رشد گیاهان در خاک ماه انجام می گردد، اما این اولین مطالعه ای است که آنالیز نموده و نشان می دهد چرا آن ها رشد نمی نمایند.

رگولیت با خاک زمینی بسیار فرق دارد. به عنوان مثال، حاوی مواد آلی (کرم ها، باکتری ها، مواد گیاهی در حال پوسیدگی) که مشخصه خاک زمین است، نیست. بعلاوه 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 گردد، رگولیت می تواند پتانسیل رشد گیاهان را داشته باشد.

تحقیقات نشان داد که واقعاً چنین است. بذر های رشادی گوش موشی در نمونه های رگولیت به همان سرعتی جوانه زدند که در خاک زمین جوانه می زنند. اما در حالی که گیاهان در خاک زمینی به توسعه ریشه و برگ ها ادامه دادند، رشد نمونه های کاشته شده در رگولیت متوقف شد و ریشه نیز رشد ضعیفی داشت.

هدف اصلی این تحقیق، آنالیز گیاهان در سطح ژنتیکی بود. این کار به دانشمندان اجازه داد تا تشخیص دهند کدام عوامل محیطی خاص قوی ترین واکنش های ژنتیکی را به تنش و استرس برانگیخته است. آن ها دریافتند که اغلب واکنش تنش در همه نمونه ای کاشته شده در رگولیت از نمک، فلز و اکسیژن است که در نمونه های قمری بسیار واکنش پذیر هستند و دو مورد آخر در خاک زمینی رایج نیستند.

سه نمونه آپولو به مقدار های متفاوتی تحت تاثیر قرار گرفتند که نمونه های آپولو 11 کندترین رشد را داشتند. با توجه به اینکه ترکیب شیمیایی و کانی شناسی 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-1 A 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 بعلاوه حاوی شیشه های طبیعی آتشفشانی به عنوان نظیر هایی برای آگلوتینات های شیشه ای بود که قطعات معدنی کوچک مخلوط با شیشه ذوب شده در سطح ماه هستند که در رگولیت به فراوانی یافت می شوند.

دانشمندان آگلوتینات ها را به عنوان یکی از دلایل بالقوه عدم رشد گیاهان در خاک ماه در مقایسه با خاک زمین و بعلاوه تفاوت در الگو های رشد بین سه نمونه ماه تشخیص دادند.

آگلوتینات ها یک ویژگی مشترک در سطح ماه هستند. از قضا آن ها به وسیله فرآیندی به نام باغبانی قمری تشکیل می شوند. این روشی است که رگولیت به وسیله بمباران سطح ماه به وسیله تشعشعات کیهانی، باد خورشیدی و شهاب سنگ های کوچک تغییر می نماید که به هوازدگی فضایی نیز معروف است.

از آنجایی که هیچ جوی در کره ماه برای کاهش سرعت برخورد شهاب سنگ های کوچک به سطح آن وجود ندارد، آن ها با سرعت بالایی به سطح ماه برخورد می نمایند و باعث ذوب شدن و سپس خاموش شدن (سرد شدن سریع) در محل برخورد می شوند. به تدریج، توده های کوچکی از مواد معدنی ایجاد می شوند که به وسیله شیشه در کنار هم نگه داشته می شوند. آن ها بعلاوه حاوی ذرات ریز فلز آهن (آهن نانوفاز) هستند که به وسیله فرآیند هوازدگی فضایی تشکیل شده اند.

این آهن است که بزرگترین تفاوت بین آگلوتینات های شیشه ای در نمونه های آپولو و شیشه های آتشفشانی طبیعی در نمونه های زمینی را رقم می زند. آهن بعلاوه محتمل ترین دلیل تنش مرتبط با فلز بود که در پروفایل های ژنتیکی گیاه شناسایی شد.

بنابراین وجود آگلوتینات ها در زیرلایه های ماه باعث شد که نهال های رشادی گوش موشی در رگولیت در مقایسه با نهال های رشد یافته در JSC-1 A، به ویژه نهال های کاشته شده در نمونه ای که از آپولو-11 آمده است، دچار مشکل شوند. فراوانی آگلوتینات ها در یک نمونه رگولیت بستگی به مدت زمانی دارد که این ماده روی سطح ماه قرار گرفته است که به آن بلوغ رگولیت گفته می گردد.

خاک های بسیار بالغ برای مدت طولانی روی سطح ماه بوده اند. آن ها در مکان هایی یافت می شوند که رگولیت به وسیله برخورد های شهابی اخیر پراکنده نشده است، در حالی که خاک های نابالغ متعلق به زیر سطح ماه در اطراف دهانه های تازه ایجاد شده و در شیب های دهانه ها وجود دارند.

سه نمونه رگولیت بدست آمده از ماموریت های آپولو، بلوغ های متفاوتی داشتند و نمونه آپولو-11 بالغ ترین آن ها و حاوی بیشترین آهن نانوفاز بود و بالاترین نشانگر های تنش مرتبط با فلز را در مشخصات ژنتیکی خود به نمایش گذاشت.

اهمیت خاک جوان

این مطالعه نتیجه می گیرد که رگولیت بالغ تر برای رشد نهال ها نسبت به خاک کمتر بالغ، بستر مؤثر کمتری است. این یک نتیجه گیری مهم است، زیرا نشان می دهد که گیاهان را می توان در زیستگاه های قمری در رگولیت رشد داد، اما محل احداث این زیستگاه باید بر اساس بلوغ خاک ماه معین گردد و شاید مهم تر از این یافته این باشد که این یافته ها را می توان در بعضی از منطقه ها فقیر دنیا نیز مورد بهره برداری قرار داد.

شاید این یک بحث قدیمی باشد چرا این همه پول صرف تحقیقات فضایی می گردد، در حالی که بهتر است برای برطرف سوءتغذیه بچه ها و ساخت مدارس و بیمارستان ها هزینه گردد. اما یافته های ناشی از این تحقیق می تواند روی زمین قابل اجرا باشد و آنچه در خصوص تغییرات ژنتیکی آموخته شده است، می تواند برای پرورش محصولات در زمین های خشک استفاده گردد یا گیاهانی رشد داده شوند که می توانند سطوح بالاتری از فلزات را تحمل نمایند.

اگر رشد گیاهان در ماه در یاری به سبزتر شدن باغ ها در زمین مؤثر باشد، دستاورد بزرگی خواهد بود.