NASAは間もなく月で植物を栽培する予定

T地球から来た 3 つの質素な植物が間もなく月の新しい故郷に旅立つことになります。

これらの植物（カラシナ、アブラナ科の一種、池で育つウキクサ）はリーフ計画の一部であり、近い将来、おそらくはすぐにNASAのアルテミスIIIミッションが月面に到着する際に、月面に設置される予定だ。植物は空気、熱、内部照明が入った「成長室」で輸送されますが、月の重力とほとんどの種類の月の放射線にさらされます。

「私たちが実際に注目しているのは、植物の成長に対する月の放射線の影響です」と、パデュー大学の生物学者であり、リーフ実験を主導する科学者の一人であるマーシャル・ポーターフィールド氏は言う。 「それが私たちの主な考慮事項です。」月で最もよく育つ植物を見つけることは、宇宙科学者が「生物再生」生命維持と呼ぶもの、つまり人間だけでなく人類の生態系全体を宇宙に送るという考えの重要な側面です。科学者たちは、数か月または数年かかるかもしれない宇宙ミッションで宇宙飛行士に十分な空気、食料、水を提供する方法を見つけたいと考えており、生物学的解決策はそれをより現実的な目標にするのに役立つ可能性があります。

植物は打ち上げ前に成長室に根を張り、プロジェクトでは月の条件下で植物がどれだけうまく成長するかを測定する予定だ。月には大気がなく、非常に弱い磁場しかないため、その表面は太陽からの放射線と宇宙線（地球よりも約 200 倍強い）で満たされています。一方、月の重力は地球の約6分の1です。宇宙飛行士が1週間ほどの探査を終えて出発すると、成長室は2つに分割される。植物の半分は研究のために地球に戻ります。残りの半分は月に残ります。

月に残る植物は凍死するまで監視される。

その種のひとつ、マスタードクレソン シロイヌナズナ—生物学者によって何十年にもわたって研究されてきた「モデル生物」であるために選ばれました。その詳細な理解により、月の環境に対するその反応を解読することが容易になります。アブラナ属は、成長が早いように遺伝的に品種改良された食用油糧種子で、月面でも役立つ可能性がある。ウキクサは宇宙に独特に適しているのかもしれません。ウキクサは根を張らずに水中で成長し、生育した水を濾過するのに役立ち、人間が生きていくために必要な栄養素を多く含んでいます。

ポーターフィールド氏は、1969 年、まだ 3 歳だったアポロ 11 号による月への旅行の初期の記憶によって宇宙旅行に取り組むようになりました。 LEAF プロジェクトは、これまでの月面での植物栽培に関する彼の研究の集大成となる。彼はすでに、植物が国際宇宙ステーションの微重力環境にどのように反応するかを研究しています。 (ISS での植物の栽培は複雑な作業であり、ポーターフィールド氏は、植物の根が重力に依存して水を汲むことが主な懸念事項であると述べています。)

ポーターフィールド教授は、この実験で地球に持ち帰られた遺伝物質を調べる予定で、それによって植物が滞在中にどのように適応したかが明らかになることになる。たとえば、植物は放射線の増加から身を守るために細胞内で物質を生成すると予想されている。月に残る植物はおそらく2週間の月の夜に凍死するまでビデオで監視されるだろう、と彼は言う。 (月の夜の長さの表面温度は、多くのガスの凝固点に近い華氏-200度以下で測定されています。アルテミスIII宇宙飛行士は月の夜に滞在することはありませんが、将来のミッションでは暖かさを保つ方法を見つける必要があります。 )

ポーターフィールド氏は、月のレゴリス（月の表面を覆う岩片と鉱物の破片の混合物）で植物を育てる最近の実験的試みには関与していないが、これらの植物種が実際の月の状態にどのように反応するかを学ぶことがより重要になるだろうと彼は言う。まず、地球上の土壌に必須の化学物質や有用な有機物質が不足している未処理の月のレゴリスで植物が栽培される可能性は低いです。

植物は放射線から身を守る物質を作り出すことが期待されています。

「私たちは月面に行って植物を植え始めるつもりはありません」とポーターフィールド氏は言う。その代わりに、宇宙飛行士は水耕栽培システムを使用する予定だという。このシステムは軽量で、土壌ではなく専用の成長培地に含まれる栄養豊富な水を植物に供給することで植物の成長を最大限に高めることができる。

「このプロジェクトや他の同様のプロジェクトは、月面で宇宙飛行士のための補助作物を栽培するのに間違いなく役立つだろう」と、UCLAのシステム生態学者で生物再生生命維持システムの専門家であるジェーン・シェフツォフ氏は言う。彼はリーフの実験には関わっていない。国際宇宙ステーションの微重力に対する植物の反応は知られていますが、「植物や他の生物が部分重力にどのように反応するかについては、ほとんど何もわかっていません」と彼女は言います。

月の強烈な放射線にどう反応するかが、おそらく現在の最大の問題だ。国際宇宙ステーションは地球磁場の内側を周回しているため、月面よりもはるかに低い放射線レベルにさらされている。最近の中国の月探査ミッションでの同様の実験、嫦娥4号生物圏実験は工学的な失敗に見舞われ、100回の計画であったところわずか9日間しか続かなかった。リーフは苦しまない [that] 一種の失敗です」とシェフツォフは言う。

この 3 つの小さな植物が、困難な条件にもかかわらず月で生育できれば、将来の月の庭園や農場に道が開けるかもしれません。

リード画像: PHOTOCREO Michal Bednarek / Shutterstock

• トム・メットカーフ

  投稿日 2024 年 9 月 26 日

  Tom Metcalfe はロンドンを拠点とする科学ジャーナリストで、主に宇宙、エネルギー、考古学、地球、海洋について執筆しています。彼は次のように書いています サイエンティフィック アメリカン、ナショナル ジオグラフィック、ライブ サイエンス、NBC ニュース、BBC ニュース、 そしてその他。

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