史上首次！研究人員使用月球土壤成功種出植物

科學家們利用阿波羅登月任務[3]期間收集的樣本在月球土壤中種植了植物。這是植物第一次在地球上從另一個天體的土壤中發芽和生長。

這項研究可以為在月球上生長提供氧氣和食物的植物奠定基礎，這是一個及時的考慮，因為美國國家航空暨太空總署的阿提米絲計畫希望在本十年晚些時候將第一位女性和第一位有色人種降落在月球南極。

這是植物第一次在月球土壤中發芽生長，為在月球上種植提供氧氣和食物的植物奠定了基礎。

（左起） Anna-Lisa Pau l和佛羅里達大學食品與農業科學研究所的 Rob Ferl 展示為使用月球土壤。

「植物説明確定從月球帶回的土壤樣本沒有含有病原體或其他會損害陸地生命的未知成分，但這些植物只沾滿了月球風化層，實際上從未在其中生長。」該研究的共同作者，佛羅里達大學食品和農業科學研究所園藝科學研究教授 Anna-Lisa Paul 說。

佛羅里達大學負責研究的助理副校長、該研究的合著者之一 Rob Ferl 表示：「這是一個關鍵發現——植物在月球土壤中生長。這非常令人震驚，因為植物從來沒有去過月球，種子也從未適應過在那裡生活。」

「對於未來更長的太空任務，我們可能會將月球用作樞紐或發射台，」 Ferl 在一份聲明中說。「那麼，當你在月球土壤中種植植物時會發生什麼，這完全超出了植物的進化經驗？植物在月球溫室中會做什麼？我們能有月球農民嗎？」

歷史樣本

這是一項醞釀已久的實驗，自研究人員首次提出月球樣本的建議和要求以來，已經過去了15年，該請求終於在18個月前獲得批准。

研究小組要求 NASA 提供阿波羅17號任務期間收集的4克月球土壤。NASA 阿波羅樣品策展人里安·齊格勒（ Ryan Zeigler ）看到了從不同的阿波羅任務中提供更多樣品的科學價值，最終提供了從阿波羅11號、12號和17號任務中收集的月球土壤，共12克。

「這使我們能夠更深入地研究月球風化層對植物的影響，這比我們本來能夠做到的要大。」 Paul 說。

擬南芥植物，俗稱葉岩水芹，從月球土壤中發芽。

研究人員使用了通常用來培育細胞的器皿作為「花盆」，每一格填充1克月球土壤，再添加營養物質和水，然後撒下一些擬南芥的種子。

擬南芥植物，俗稱葉岩水芹，從月球土壤中發芽。

擬南芥是一種原產于歐亞和非洲的小型開花植物，對研究人員來說，它是一種有吸引力的植物標本，因為它經過了充分的研究，其遺傳密碼已經繪製完成 – 這使得研究人員能夠研究外來土壤如何影響植物的基因表達。

同時，擬南芥的種子也被種植在模擬月球土壤的合成物質和火山灰中，以便和月球土壤種植的植物做對比。

好消息和壞消息

好消息是，所有的種子都發芽並開始生長了。

但壞消息是，在第一周之後，月球土壤的粗糙度和其他特性對這些植物造成了很大的壓力，以至於它們的生長速度比種植在類比月球土壤中的幼苗要慢。

對比試驗

到第16天，生長在火山灰中的植物(左)與生長在月球土壤中的植物(右)之間有明顯的物理差異。

擬南芥的幼苗在適應月球土壤時表現出掙扎的跡象。與模擬月球土壤中生長的植物相比，播種在月球土壤中的植物生長得更慢、更小，並且表現出更多的壓力跡象，例如色素沉著和壓力相關基因的表達。

雖然在月球土壤中種植的植物都在發芽生長，但在阿波羅11號樣品中生長的植物比在阿波羅12 號和17號樣品中的植物表現更差，這表明月球土壤之間也存在差異。

阿波羅11號樣本暴露在太陽和宇宙輻射的時間最長。研究人員推測，長期高能轟擊的影響可能使月球風化層對生物學特別敏感。月球表面經常受到宇宙輻射和太陽風的轟擊，還有鐵粒子和微小玻璃碎片的影響，所有這些元素都會影響植物的生長。

後續研究

（左起） Ferl 和 Paul 在LED燈下種植種子，這些LED燈調諧到光合植物生長的最佳波長。

研究人員希望進行後續研究，瞭解在月球環境中種植植物是如何改變月球土壤的，以及如何啟動月球溫室等問題。

進一步的研究還可以幫助研究人員確定在月球土壤中種植植物的最有效方法。研究人員還想要清楚地瞭解這些植物的營養價值，以及它們是否受到土壤的影響。

雖然擬南芥是可食用的，但它不好吃，也不被認為是一種糧食作物。但它與西蘭花、羽衣甘藍、蕪菁和花椰菜屬於同一植物科。

美國國家航空航天局航太仿生學首席科學家 Sharmila Bhattacharya 認為植物生長的發現「相當令人興奮」，並表示該研究為科學家提供了許多後續機會。

他在一封電子郵件中寫道：「我們需要研究如何讓植物在風化層基質中生長得更好。例如，我們是否需要添加其他元件來説明植物生長，如果需要，它們是什麼？是否有其他植物能更好地適應這些風化層基質，如果有的話，哪些特性使它們更能適應這些環境？」

「這就是科學令人興奮的地方，每一個新發現都會帶來更獨特和變革性的結果，然後我們可以利用這些結果來幫助提高我們未來太空探索任務的可持續性！」

科學家表示，理想的情況是，未來的宇航員可以利用月球的可用土壤資源進行室內種植，而不是建立一個水培系統。在月球上種植植物是在月球上長期停留的關鍵，它不僅能為宇航員和其他訪客提供食物，還有助於提供乾淨的空氣和水。

參考來源：
[1]植物有史以來第一次在月球土壤中生長 – CNN

[2]Plants grown in Apollo lunar regolith present stress-associated transcriptomes that inform prospects for lunar exploration | Communications Biology (nature.com)

[3]阿波羅計畫- 維琪百科，自由的百科全書(wikipedia.org)

[4]佛羅里達大學 – 維琪百科，自由的百科全書 (wikipedia.org)