Wetenschap: Is landbouw in de toekomst mogelijk op de maan?

Deze studie zou de geschiedenis van de ruimtevaart kunnen ingaan: voor het eerst hebben onderzoekers planten gekweekt op een echt maansubstraat dat astronauten van de metgezel van de aarde hebben meegebracht. Daarmee hadden ze systematisch gekeken of er in de toekomst nog op de lichtbollen gecultiveerd kon worden. In principe kunnen planten groeien op “maangrond”, volgens een rapport van een team van de Universiteit van Florida in Gainesville in Communicatie biologie. Hun groei is echter gestopt en de planten vertonen ernstige tekenen van stress.

Voor Urs Moll van het Max Planck Institute for Solar System Research in Göttingen bevat de studie “ongetwijfeld interessante waarnemingen”. Er zijn echter nog veel onbeantwoorde vragen, zegt de maanexpert, die niet bij het onderzoek betrokken was. Het kweken van planten op de maan zal van bijzonder belang zijn voor NASA’s Artemis-programma: het Amerikaanse ruimteagentschap wil voor het eerst sinds de Apollo 17-missie in 1972 mensen weer terug naar de maan brengen en daar een basis vestigen – indien mogelijk tegen het einde van het decennium. In dit project kunnen planten niet alleen het dieet van de bemanning vereenvoudigen, maar ook zuurstof produceren. “Je wilt een gesloten kringloop waarin alles wordt gerecycled”, legt Moll uit, ook verwijzend naar de koolstofdioxide die door de mens wordt uitgestoten. “Planten zullen een belangrijke rol spelen in deze cyclus.” Co-auteur Rob Ferrell legt uit: “Artemis vereist een beter begrip van hoe planten in de ruimte groeien. Voor grotere ruimtemissies in de toekomst kunnen we de maan gebruiken als een hub of lanceerplatform. Het is dus logisch om de grond te gebruiken die al bestaat om planten te laten groeien.”

Studie op twaalf gram maanmateriaal

Onderzoekers onderzoeken nu of dit zelfs mogelijk is op bulkmaterialen op de maan. Deze zogenaamde regoliet werd gevormd door het intense bombardement van de maan door meteorieten. Gedurende miljoenen jaren hebben inslagen de rotsen verbrijzeld en verpletterd tot een soort zand dat soms het oppervlak van de satelliet van de aarde enkele meters hoog bedekt. Het cruciale verschil in terrestrische bodems: “Op aarde wordt de bodem biologisch aangetast”, zegt Mole, verwijzend naar planten, dieren en micro-organismen. “Dit ontbreekt op de maan.” Voor het onderzoek had het team slechts ongeveer 12 gram maanmateriaal beschikbaar, dat de Apollo 11, 12 en 17-missies vanaf hun landingsplaatsen naar de aarde brachten. Het materiaal werd gezeefd tot een korrelgrootte van minder dan één millimeter, voorzien van steenwol en een waterige voedingsoplossing en in kleine containers van elk 0,9 gram geplaatst.

Alle twaalf zaden van tuinkerskiemen

Vervolgens legden de onderzoekers de zaden van Cressus love op het substraat. Deze plant, die ook wijdverbreid is in Duitsland, wordt in de biologie gebruikt als een levend model, deels omdat het hele genoom is gesequenced. Eerst ontkiemden alle twaalf zaden. “Dat hadden we niet verwacht”, zegt hoofdauteur Anna Lisa Ball. “Dit liet ons zien dat maangrond de hormonen en signalen die nodig zijn voor het ontkiemen van planten niet onderbreekt.” Problemen die zich echter niet voordeden met terrestrische substraatcontroleplanten vergelijkbaar met maanmateriaal, werden zeer snel duidelijk: de planten groeiden langzaam, bleven kleiner, veranderden van kleur en varieerden over het algemeen sterk. Onderzoekers interpreteren dit alles als een teken van stress. Uit de analyses bleek dat de genactiviteit vergelijkbaar was met die van planten die werden blootgesteld aan ongunstige factoren zoals zout, mineralen of oxidatieve stress. “Hieruit concluderen we dat de planten de maanbodemcondities als stressvol herkenden”, zegt Ball.

Het team registreerde echter opmerkelijke verschillen tussen de verschillende maansubstraten: de planten gedijen het slechtst in de materialen die Apollo 11 naar de aarde bracht. In tegenstelling tot de Apollo 12- en Apollo 17-locaties, is de maanregoliet op deze landingsplaats ouder en is daarom al langere tijd blootgesteld aan kosmische straling en de zonnewind. Deze stromen geladen deeltjes stromen constant over de maansubstantie en verrijken deze voornamelijk met waterstof- en heliumionen.

Lees ook hierover

Apollo 17 bracht de beste materialen voor planten

Over het algemeen kunnen planten zeker groeien op “maangrond”, maar dit is in principe geen goede groeiomgeving. “De gegevens geven aan dat oudere regoliet een lager substraat biedt voor plantengroei dan jongere regoliet”, schreef het team. Planten gedijden beter op materialen die door Apollo 17 waren meegebracht.

Moll zegt dat het onderzoek veel vragen onbeantwoord laat. Het blijft met name onduidelijk welke componenten van de maansubstantie verantwoordelijk waren voor de problemen bij planten. “Er kunnen veel factoren een rol spelen.” Dezelfde auteurs merken ook deze zwakheden op: voordat de maanregoliet kan worden gebruikt als een lokale hulpbron voor plantenteelt, moet dit materiaal beter worden beschreven en verbeterd. (dpa)