Nowe badania sugerują, że promienie gamma skutecznie hamują wzrost roślin.
Co jest potrzebne do życia na Marsie? Pierwszym krokiem jest udane lądowanie na Czerwonej Planecie. Kolejne zadania mogą być jednak jeszcze trudniejsze: przetrwać w środowisku znacznie różniącym się od ziemskiego. Nowe badania pokazują dość prosty problem związany z jednym z tych wyzwań. Wiele wskazuje na to, że ziemskie rośliny nie rosną tak samo dobrze, gdy wystawi się je na poziom promieniowania równoważny panującemu na Marsie.
Wieger Wamelink, ekolog z Uniwersytetu Wageningen w Holandii, który sam określa się jako kosmiczny farmer, jest sfrustrowany obrazami rosnących roślin na Marsie rodem z filmów science fiction. Wskazuje między innymi na kłopotliwe przedstawienie marsjańskich osadników prowadzących swe uprawy w szklarniach, co w zasadzie nie rozwiązuje problemu promieniowania kosmicznego – tego składającego się z wysokoenergetycznych cząstek, które mogą nawet modyfikować kod DNA roślin. Mars nie jest chroniony przed promieniowaniem kosmicznym tak jak nasza Ziemia. Nam tę ochronę zapewnia ziemska atmosfera i pole magnetyczne. Marsowi brak jednego i drugiego – jego pole magnetyczne jest bardzo słabe.
Aby uzasadnić podejrzenie, że promieniowanie kosmiczne może być faktycznie niebezpieczne dla roślin, Wamelink postanowił sam przetestować tę hipotezę. Najpierw wraz z zespołem musiał w tym celu w jakiś sposób odtworzyć promieniowanie kosmiczne, które w normalnych warunkach nie dociera do Ziemi. Zdecydowano się na wykorzystanie promieni gamma generowanych przez radioaktywny kobalt. Przybliżenie to nie było idealne, bowiem rzeczywiste promieniowanie kosmiczne bombardujące powierzchnię Marsa składa się z różnych rodzajów promieniowania, w tym cząstek alfa i beta. Jednak generowanie promieni alfa i beta na Ziemi jest znacznie mniej dostępne i droższe. Wymagałoby użycia akceleratora cząstek, z którego Wamelink chętnie skorzystałby, ale wówczas musiałby umieścić kilka próbek badanych roślin w zderzaczu na około dwa lub trzy miesiące trwania eksperymentu. Biorąc pod uwagę duże zapotrzebowanie na tego rodzaju sprzęt, jest to – jak sam przyznał – wyjątkowo trudne.
Gdy Wamelink i jego zespół mieli już radioaktywny kobalt, zaczęli uprawiać... żyto i rzeżuchę ogrodową. W dwóch grupach roślin, z których pierwsza miała warunki wzrostu zupełnie typowe dla Ziemi, a druga kiełkowała w tych samych warunkach, ale z naświetleniem promieniowaniem gamma.
Cztery tygodnie po wykiełkowaniu roślin naukowcy porównali obie grupy. Stwierdzili, że liście grupy wystawionej na działanie promieni gamma miały nietypowe, nienormalne kształty i kolory. Różniły się także wagi roślin, przy czym żyto w grupie drugiej (z promieniowaniem gamma) ważyły o 48% mniej niż w „zwykłej” grupie pierwszej, a waga rzeżuchy ogrodowej wystawionej na działanie promieni gamma była o 32% niższa niż ich odpowiedniki niepoddane działaniu fal gamma.
Wamelink uważa, że wykryte różnice są istotne. Podejrzewa, że różnica w wadze jest spowodowana promieniowaniem gamma uszkadzającym białka i DNA roślin. Wyniki eksperymentu zostały już opublikowane w czasopiśmie Frontiers in Astronomy and Space Sciences.
Warto przypomnieć, że rzeczywiste promieniowanie kosmiczne ma Marsie nie zostało w tych badaniach wiernie odtworzone. Docelowo naukowcy będą zapewne musieli zbadać rośliny faktycznie wzrastające na powierzchni Marsa. Wcześniej prawdopodobnie zbadane zostanie, czy różne rośliny mogą przetrwać ekspozycję na promieniowanie obecne na Księżycu. Przypomnijmy – w 2019 roku zdołała tam już wykiełkować bawełna.
Co ciekawe, wamelink jest też zdania, że agencje kosmiczne powinny zintensyfikować badania nad uprawami, również w celu poprawienia jakości żywności spożywanej przez astronautów. Uważa, że ludzie pracujący na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej po latach wciąż spożywają typowe jedzenie dla astronautów. A to nie jest zbyt miłe – podsumowuje naukowiec. Badania nad rolnictwem kosmicznym i produkcją żywności są o wiele ważniejsze niż się sądzi – dodaje. Promieniowanie to problem, ale myślę, że uda się go rozwiązać.
Czytaj więcej:
Źródło: Astronomy.com/Inside Science
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Ilustracja: SergeyDV via Shutterstock
