Nowa technologia może pomóc w uprawie roślin na Księżycu

Uprawa roślin na Księżycu jest jednym z największych wyzwań związanych z długoterminową eksploracją kosmosu i przyszłym osadnictwem poza Ziemią. Naukowcy opracowali technologię wykorzystującą plazmę do produkcji nawozu azotowego, która może pomóc w prowadzeniu takich upraw.

Dlaczego uprawa roślin na Księżycu jest trudna?

Zapewnienie dostaw żywności to jedno z największych wyzwań związanych z długoterminową eksploracją i potencjalnym osadnictwem ludzi na Księżycu. Regolit księżycowy nie zawiera materii organicznej, a niezbędne dla roślin źródła azotu, takie jak amoniak i azotany, praktycznie w nim nie występują.

W ramach nowego badania naukowcy z Tohoku University oraz JAXA opracowali ekologiczną i energooszczędną metodę opartą na plazmie, która umożliwia wytwarzanie nawozu azotowego z powietrza atmosferycznego. Wyniki badań opublikowano na łamach czasopisma „npj Microgravity”.

„Nasze przenośne urządzenie plazmowe selektywnie syntetyzuje pięciotlenek diazotu (N₂O₅) z powietrza atmosferycznego, zużywając przy tym mniej niż 100 W mocy. Wytworzony w plazmie gaz szybko rozpuszcza się w wodzie, tworząc azotany (NO₃⁻) z wyjątkowo wysoką, sięgającą niemal 100 proc., wydajnością” – mówi Toshiro Kaneko z Tohoku University.

Naukowcy sprawdzili, czy woda z rozpuszczonym N₂O₅ może służyć jako potencjalne źródło nawozu azotowego do uprawy siewek ryżu w materiale, który imitował regolit księżycowy.

Nowa metoda poprawia warunki uprawy

Eksperymenty wykazały, że dodanie wody z rozpuszczonym N₂O₅ do symulantu regolitu skutecznie zneutralizowało jego silnie zasadowy odczyn, obniżając pH z 9,09 do optymalnej wartości 6,76. Dzięki temu uwolnione zostały kluczowe składniki mineralne uwięzione w materiale, takie jak jony wapnia, magnezu i potasu, co ułatwiło roślinom ich pobieranie.

Jednocześnie udało się ograniczyć uwalnianie toksycznych jonów glinu (Al³⁺), które zwykle hamują rozwój systemu korzeniowego. Połączenie większej dostępności składników mineralnych i zmniejszenia ilości szkodliwych jonów wyraźnie poprawiło wzrost ryżu w porównaniu z roślinami podlewanymi wyłącznie czystą wodą.

Gaz wzmacnia odporność i reguluje wzrost roślin

Naukowcy odkryli również, że N₂O₅ nie tylko działa jako skuteczny nawóz azotowy, ale także wzmacnia naturalną odporność roślin i pomaga regulować ich wzrost. Rozpylenie go w gazowej formie bezpośrednio na liście aktywuje kluczowe szlaki hormonalne, które zwiększają odporność roślin i wzmacniają ich mechanizmy obronne.

Oddziaływanie gazu hamowało również zwiększony wzrost łodyg, zapobiegając nadmiernemu wydłużaniu się roślin. Ma to kluczowe znaczenie dla utrzymania odpowiedniej struktury upraw w warunkach niskiej grawitacji.

Technologia może wspierać rolnictwo na Ziemi

Badacze podkreślają, że choć technologia została opracowana z myślą o przyszłych uprawach na Księżycu, może również przyczynić się do zmniejszenia wpływu rolnictwa na ziemskie środowisko.

„Proces produkcji tego nawozu opiera się wyłącznie na energii elektrycznej i niewielkim zużyciu mocy, całkowicie uniezależniając wiązanie azotu od paliw kopalnych. Dzięki temu technologia może wspierać zrównoważoną produkcję żywności zarówno na Księżycu, jak i na Ziemi” – podsumowuje Toshiro Kaneko.

Emil Gołoś