Ein wissenschaftliches Forschungsteam unter der Leitung der University of Texas in Austin gab kürzlich bekannt, dass es erfolgreich Kichererbsen in „Mondboden“ angebaut und geerntet hat, der das Material auf der Mondoberfläche simuliert und damit eine wichtige experimentelle Grundlage für zukünftige Astronauten bietet, um lokal auf dem Mond frische Lebensmittel anzubauen. Die entsprechenden Ergebnisse wurden am 5. März in der Fachzeitschrift „Scientific Reports“ veröffentlicht.
Während sich die Nationale Luft- und Raumfahrtbehörde (NASA) auf die Artemis-II-Mission und die Rückkehr der Menschen auf die Mondoberfläche vorbereitet, ist die Frage, was man während des Langzeitaufenthalts essen soll, zu einer echten und dringenden Frage geworden. Die neueste Forschung eines Teams der University of Texas gibt eine eher nüchterne Kandidatenantwort: Kichererbsen. Forscher haben erfolgreich Kichererbsen in speziell präpariertem simuliertem „Mondboden“ angebaut und geerntet. Dies ist auch das erste Mal, dass diese Pflanze vollständig in einer simulierten Mondbodenumgebung angebaut wurde.
Sara Santos, Postdoktorandin am Institute of Geophysics (UTIG) der Jackson School of Geosciences der University of Texas und Hauptleiterin dieser Studie, sagte, dass das Hauptziel der Arbeit darin bestehe, die Machbarkeit des Anbaus von Nutzpflanzen auf dem Mond zu klären. Sie wies darauf hin, dass das lose Material, das den Mond bedeckt, wissenschaftlich „Mondboden“ genannt wird, was sich völlig vom Boden auf der Erde unterscheidet. Es gibt weder organisches Material noch die mikrobielle Gemeinschaft, die Pflanzen zum Überleben benötigen. Es enthält auch Schwermetalle, die das Pflanzenwachstum hemmen können, aber auch mineralische Elemente, die für den Anbau benötigt werden.
Um der realen Umgebung so nahe wie möglich zu kommen, verwendete das Team simulierten Mondboden, der von Exolith Labs hergestellt wurde. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften dieses Materials basierten auf Mondproben, die von den Apollo-Missionen mitgebracht wurden. Anschließend fügten die Forscher dem simulierten Mondboden „Wurmkompost“ hinzu – ein äußerst nährstoffreiches Material, das von roten Würmern produziert wird, die organische Abfälle zersetzen. Es ist reich an wichtigen Nährstoffen und komplexen mikrobiellen Gemeinschaften und kann die Wachstumsbedingungen von Pflanzen erheblich verbessern. Es ist vorgesehen, dass Astronauten in echten bemannten Missionen in Zukunft organische Abfälle wie Essensreste, Baumwollkleidung und sogar einige Produkte der täglichen Hygiene in ähnlichen Kompost umwandeln können, der zur Verbesserung des Mondbodens verwendet werden kann.
Was die Auswahl der Pflanzen angeht, entschied sich das Team für die Kichererbsensorte „Myles“, da sie einen kompakten Pflanzentyp und eine hohe Stressresistenz aufweist und sich für den Anbau in Missionsumgebungen mit sehr begrenztem Platz und begrenzten Ressourcen eignet. Um das Problem der lockeren Struktur und der schlechten Wasserrückhaltekapazität des simulierten Mondbodens zu lösen, entwickelten die Forscher außerdem ein Bewässerungssystem auf Basis wasserleitender Baumwollkerne, um Wasser präzise in die Wurzelzone der Kichererbsen zu transportieren und so sicherzustellen, dass die Wurzelfeuchtigkeitsversorgung auch unter extremen Substratbedingungen aufrechterhalten bleibt.
Bemerkenswert ist, dass die Wissenschaftler Kichererbsensamen vor der Aussaat gezielt mit arbuskulären Mykorrhizapilzen beschichtet haben. Solche Pilze können eine Symbiose mit Pflanzenwurzeln eingehen. Einerseits tragen sie dazu bei, dass Pflanzen Nährstoffe besser aufnehmen können. Andererseits reduzieren sie den Anteil der von Pflanzen aus dem Boden aufgenommenen Schwermetalle und entlasten so die Belastung durch „toxische Umgebungen“. Das Santos-Team führte Pflanztests durch, nachdem es verschiedene Mischungen aus simulierter Monderde und Wurmkompost gemischt hatte. Die Ergebnisse zeigten, dass Kichererbsen in Substraten mit einem Mondbodenanteil von bis zu 75 % noch normal wachsen und ernten können. Steigt der Mondbodenanteil jedoch weiter an, beginnen die Pflanzen deutlich zu schwächen und sterben sogar vorzeitig ab. Selbst unter extrem stressigen Bedingungen überlebten mit Pilzen behandelte Pflanzen deutlich länger als unbehandelte Pflanzen, was die Schlüsselrolle von Mykorrhiza-Pilzen in diesem extremen Agrarsystem unterstreicht.
Die Forscher fanden außerdem heraus, dass diese Pilze die simulierte Mondbodenumgebung nicht nur erfolgreich besiedeln, sondern sie auch über einen langen Zeitraum aufrechterhalten können, was bedeutet, dass in zukünftigen Mondpflanzsystemen Pilze möglicherweise nur zum ersten Mal eingeführt werden müssen, um weiterhin zu funktionieren. Doch während eine erfolgreiche Ernte ein wichtiger Meilenstein ist, muss noch weiter überprüft werden, ob Kichererbsen sicher zum Verzehr geeignet sind. Jessica Atkin, die Erstautorin des Artikels und Doktorandin am Department of Soil and Crop Science der Texas A&M University, sagte, dass der nächste Schritt darin bestehen werde, eine systematische Analyse der geernteten Kichererbsen durchzuführen, um zu bewerten, ob sie mit potenziell schädlichen Metallen angereichert sind, und um ihre Nährstoffzusammensetzung zu bestimmen. Sie stellte eine Reihe von Fragen zu den möglichen Anwendungen: Sind diese Kichererbsen als Astronautennahrung geeignet? Sind die Nährstoffe ausreichend? Wenn es zu Beginn nicht sicher genug ist, wie viele Generationen der Züchtung und Umweltregulierung wird es dann brauchen, um den Standard zu erreichen?
Die Forschung wurde zunächst größtenteils mit Eigenmitteln von Santos und Atkin gestartet und mit Mitteln des FINESST-Projekts der NASA fortgesetzt und ausgeweitet. Während bemannte Weltraumforschungsmissionen allmählich von Kurzzeitexperimenten zu Langzeitaufenthalten übergehen, verlagert sich die Erforschung der „In-situ-Landwirtschaft“ in extremen Umgebungen von Science-Fiction-Konzepten zu echten Labors, und die erfolgreich in „Mondboden“ gepflanzten Kichererbsen sind das neueste Beispiel in diesem Prozess.