China ha cultivado plantas en la luna. ¿Que sigue?

El estado chino de Chang’E-4 ofrece otra ventaja: cultiva plantas en el otro lado de la luna.

Después de aterrizar con éxito en el otro lado de la luna para desplegar un rover, la empresa china Chang’E-4 ha comenzado a trabajar en el jardín. El barco trajo semillas en un recipiente pequeño, y algunas de ellas brotaron, a pesar de la baja gravedad de la Luna. Y aunque la agencia de noticias china Xinhua informó que el experimento ya terminó, ya que los brotes no sobrevivirán a las temperaturas brutalmente bajas de la noche mensual, que podrían ser de menos 170 grados Celsius, la germinación de semillas es otra etapa importante para la futura exploración espacial y posiblemente estableciendo una base lunar como una parada en boxes en el camino a otros planetas. “En este frío invierno, las noticias de la primavera en la luna son cálidas”, dice Zheng Yongchun, investigador del Observatorio Astronómico Nacional de la Academia de Ciencias de China, que es bastante poético.

Pero, ¿qué podemos aprender realmente del desarrollo de un pequeño jardín sellado y autosuficiente?

El barco y su diminuto jardín llegaron a la luna el 3 de enero. Y para que quede claro, Chang’E-4 no cultivará semillas en la superficie de la roca lunar en sí, es decir, en el regolito, a temperaturas vertiginosas. entre mucho más frío y mucho más cálido de lo que encontraría en cualquier lugar de la Tierra. En cambio, el barco se ocupa de las semillas de algodón enterradas en el suelo, traídas en el contenedor. El frasco también contiene papas, Arabidopsis y colza, además de algunos huevos y levadura de mosca de la fruta, todo cargado por investigadores de la Universidad de Chongqing.

“Los seis organismos podrían ser un miniecosistema, con plantas que producen oxígeno y alimento para sustentar a las moscas de la fruta”, dice Bernard Foing, científico jefe de la misión orbital mensual SMART-1 de la ESA. “La levadura podría procesar los desechos de las moscas y las plantas muertas para proporcionar otra fuente de alimento”.

Aunque hubo varios estudios que exploraron la Luna en la década de 1970, incluidos los módulos de aterrizaje soviéticos y las misiones Apolo tripuladas de la NASA, más recientemente el módulo de aterrizaje chino Chang’E-3 con su pequeño rover Yutu (o Jade Rabbit), ninguno cultivó plantas allí. Cuando las misiones Apolo recuperaron rocas lunares, las regulares, los investigadores rociaron algunas de ellas en el suelo para verificar si las regulares eran tóxicas.

Sin embargo, los investigadores llevaron a cabo muchos experimentos en la Tierra, cultivando semillas en un entorno lunar simulado, así como en la Estación Espacial Internacional, donde las algas y los hongos sobrevivieron durante unos 500 días en el espacio. Las primeras semillas que florecieron en el espacio fueron en un barco soviético Salyut 7 en 1982.

Pero cultivar plantas en la luna, incluso en un recipiente sellado, es muy diferente. Primero, esencialmente no hay gravedad en la ISS. “La falta de convección basada en la gravedad hace que sea un verdadero desafío mezclar aire en un ambiente cerrado y dificulta la gestión y el manejo del agua”, dice Anna-Lisa Paul, bióloga espacial de la Universidad de Florida-Gainesville. En la Luna, hay una cierta gravedad, una sexta parte de la gravedad de la Tierra, por lo que este será un problema menor.

Más preocupante es la radiación solar. La luna recibe radiación con partículas grandes, mucho, mucho más que la ISS que está protegida por la magnetosfera de nuestro planeta. El contenedor sellado intenta proteger las plantas en el interior, al menos hasta cierto punto, pero las condiciones son mucho más duras.

La luna también tiene fluctuaciones extremas de temperatura, entre el día y la noche y entre áreas expuestas al sol o cubiertas por la sombra, con variaciones de 200 a 300 grados centígrados en un solo día. El recipiente tiene un mecanismo de transferencia de calor que debe permitir mantener una temperatura de aproximadamente 20-30 grados Celsius. Según Afshin Khan, científico medioambiental del Instituto de Ciencias Espaciales Blue Marble en Seattle, el sistema de control de calor depende de algún tipo de fuente de calor radioisotópica, pero los detalles no están claros. “Pero lo que sería interesante es si el sistema de calefacción falla y la cámara de la biosfera permanece activa durante unos días”, dice Khan. Eso nos daría algunas respuestas muy interesantes. “Eso es ciencia, incluso el fracaso es bueno”.

Debido al ambiente muy severo de la luna, las especies seleccionadas en este experimento son resistentes a altas y bajas temperaturas, dice Zheng. Pero también necesitan luz solar para sobrevivir. El recipiente sellado está hecho de aleación de aluminio, pero la luz penetra mediante la tecnología de tubería de luz a través de una abertura en la parte superior del frasco, dice Zheng. En cuanto al agua, el módulo de aterrizaje transportó 18 ml y, mientras descendía, una bomba vertió el agua sobre las semillas. No está claro cuál es el sistema de bombeo, pero es probable que sea un mecanismo de bombeo basado en jeringas que liberará agua en pequeñas cantidades hasta que se agote, dice Khan.

El objetivo es “probar la fotosíntesis y la respiración”, dice Clive Neal, geólogo de la Universidad de Notre Dame. “El control de la temperatura es esencial, dados los cambios extremos de la noche lunar al día lunar. No se sabe nada sobre el hecho de que las moscas de la fruta han eclosionado; necesitarán oxígeno de la fotosíntesis, pero debido a que el experimento está a punto de colocarse en la noche lunar durante mucho tiempo, la fotosíntesis no sucederá.

¿Podría este experimento conducir a la alimentación en la luna de toda una colonia de futuros exploradores del espacio humano? Bueno, las papas son consideradas como una fuente importante de alimento; recordamos el personaje de Matt Damon en The Martian, quien optó por las papas para sobrevivir. Arabidopsis thaliana o Thale adulto fue un gran candidato debido a su estructura simple y su ciclo de crecimiento corto (los investigadores lo criaron en el entorno de microgravedad de la ISS en varios experimentos de vuelos espaciales). El algodón es una de las principales variedades de cultivos agrícolas; se puede utilizar para prendas de vestir y textiles. Y la colza es un cultivo oleaginoso común en el sur de China. “En la etapa de plántula, se puede comer directamente como una verdura de hoja verde”, dice Zheng.

Pero la parte crucial del experimento será el análisis de los efectos de la brutal radiación solar en los sistemas biológicos, un primer paso importante para comprender la fisiología y la salud del astronauta lunar. La luna pasa alrededor de tres semanas en su órbita de cuatro semanas fuera de la magnetosfera de la Tierra y recibe la dosis completa de partículas de energía solar y rayos cósmicos galácticos que incluyen iones como el hierro que “actúan como bolas de boliche en los pines del ADN de un organismo, causando mutaciones. ”” Dice Kirby Daniel Runyon, geólogo planetario postdoctoral en el Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins. “Tampoco sabemos cómo reacciona el cuerpo humano a largo plazo a la gravedad de la Luna, que es el 17% de la Tierra, pero obviamente mucho más que la gravedad cercana a cero de la ISS”. Por lo tanto, los experimentos biológicos de China en la luna son “un paso emocionante y necesario” para mantener saludables a los futuros astronautas, agregó.

¿Cuál es el próximo paso? Cultivo de semillas directamente en régimen mensual. No está claro cuándo podría suceder en la propia luna, pero se seguirán realizando más experimentos en la Tierra. Un proyecto se llama Off Planet Research y tiene como objetivo determinar qué mezcla regular de Highland y Mare podría ser la mejor para cultivos en crecimiento. Las Montañas Lunares son las áreas más claras de la luna, donde la anortosita representa la mayor parte del regolito. A la anortosita le encanta ablandar y retener el agua y se usa comúnmente como enmienda del suelo aquí en la Tierra.

“El problema es que las áreas más oscuras de la luna, llamadas mar, tienen la mayoría de los nutrientes minerales que aman las plantas, porque la regla en esas regiones más oscuras es principalmente basalto”, dice Vince Roux, investigador principal de Off Planet. Research. Los suelos de basalto, como los que se encuentran cerca de los volcanes en la Tierra, son algunas de las mejores tierras de cultivo, pero el basalto no absorbe ni almacena agua, como lo hace la anortosita. Entonces, idealmente, cualquier granja mensual futura debería tener una combinación de los dos tipos de regolito, dice, más algunos aditivos.

Pero aquí está el problema. Si bien las pruebas anteriores han demostrado que el regolito no es tóxico como tal, puede ser peligroso debido a su alto porcentaje de partículas superfinas. Por lo tanto, tendrá que tratarse antes de usarlo para cultivar alimentos. La NASA y la ESA ya han hecho mucho de esto, y la idea es que el regulador se elimine de la base para eliminar la mayor cantidad posible de partículas diminutas y peligrosas y luego se trate con agua y algunos aditivos para acondicionar el material de antemano. plantar semillas, dice Roux.

A pesar de todos estos desafíos futuros, una cosa está clara: los chinos ahora sin duda han demostrado que es posible cultivar plantas en la luna. “La pregunta que todos debemos hacernos ahora es cuál es la mejor manera de hacerlo utilizando la regla mensual y de una manera que alimente de manera confiable a los futuros residentes de la luna”, dice Roux.

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