Futuras misiones tripuladas a la Luna o Marte podría usar plantas como bio-cosechadoras para extraer valiosos elementos de los terrenos alienígenas, dicen los investigadores.
Ahora esperan lanzar nuevos experimentos para continuar con las pruebas realizadas con plantas y regolito lunar durante el programa Apolo de la NASA que llevó hombres a la superficie de la Luna.
El regolito lunar es una mezcla de polvo, suelo , roca rota y otros materiales relacionados que están sobre el suelo rocoso sólido. La investigación en la era de Apolo demostró que las muestras lunares retornadas de regolito no tenían toxinas ni contenían formas de vida alienígena que pudiesen amenazar a plantas, animales o humanos en la Tierra.
Aunque el limitado uso del precioso regolito lunar significó que los científicos no pudieron estudiar cómo de bien crecían las plantas en el regolito.
“A pesar del hecho de que admiramos completamente la ciencia realizada en la era de Apolo, la cuestión de si una planta podía crecer si se plantaba una semilla en regolito lunar no se había contestado”, dijo Robert Ferl, genetista de la Universidad de Florida en Gainesville.
Ferl y Anna-Lisa Paul, otra genetista de la Universidad de Florida, esperan continuar a partir de donde se quedaron los experimentos de Apolo. Una renovada investigación podría aprovecharse de las potentes herramientas desarrolladas en las últimas décadas para el estudio de la biología molecular y la genética, y ver cómo reaccionan las plantas a nivel molecular, activando o desactivando sus genes en respuesta al regolito.
Nuevos estudios podrían también aumentar el potencial mostrado en cómo las plantas aparentemente derivaron algunos nutrientes del regolito lunar. Esto podría ir más allá de los sueños de agricultura lunar para transformar las plantas en cosechadoras planetarias, y finalmente ayudar a mantener bases humanas en suelo alienígena.
“No es sólo usar regolito lunar o marciano para hacer crecer plantas”, explica Paul. “Se trata de capturar nutrientes que de otra forma no podríamos aprovecharlos”.
El estudio de revisión de los experimentos con plantas de la era Apolo se detalla en el ejemplar de abril de la revista Astrobiology.
La seguridad es lo primero
La NASA tomó muchas precauciones con las muestras retornadas durante las primeras misiones tripuladas a la Luna, construyendo el Laboratorio de Recepción Lunar (LRL) en el Centro Espacial Johnson en Houston. El diseño de la instalación del LRL intentaba asegurar que ningún contaminante peligroso o forma de vida alienígena desconocida amenazase la biosfera terrestre, incluso cuando los investigadores empezaron a llevar a cabo experimentos biológicos con el regolito lunar.
Cualquier temor por la protección planetaria se apagó rápidamente cuando los primeros estudios demostraron que las plantas no se marchitaban y morían al contacto con las muestras lunares.
Aproximadamente 35 especies de plantas permanecieron con buena salud después de que las muestras lunares de las misiones Apolo XI y XII hubiesen sido frotadas sobre sus hojas y colocadas en su base. De forma similar, los animales no sufrieron ningún efecto de enfermedad durante la exposición a las muestras lunares.
De hecho, un estudio encontró que las plantas de semillero germinadas y plantas cultivadas parecían disfrutar de los beneficios nutricionales de las muestras lunares. El polvo lunar y el regolito contenían ciertos elementos útiles para el crecimiento de las plantas, tales como hierro, magnesio y manganeso, incluso si la mayor parte carecían de elementos necesarios tales como nitrógeno, fósforo, azufre y potasio.
Esto apuntó la posibilidad de usar plantas para cosechar biológicamente nutrientes o minerales de la Luna, y sugirió que las granjas lunares podrían contribuir a dar soporte a la vida más allá de alimentar a los astronautas.
“En un interesante modelo propuesto hace unos años, las plantas vivirían en vainas de baja presión en la superficie”, dijo Ferl. “Los astronautas o colonos lunares podrían sarlir en trajes presurizados para capturarlas”.
Dando el siguiente paso
Las plantas pueden haber sobrevivido e incluso medrado ante un pequeño rociado o contacto con el material lunar, pero los investigadores dicen que queda mucho por saber después de que se llevaran a cabo los experimentos con suelo lunar hace 30 años.
Por ejemplo, ninguno de los experimentos de la era Apolo examinó cómo el material lunar afectó a los microorganismos tales como bacterias u hongos que normalmente ayudan a las plantas a cosechar nutrientes. Incluso los microbios de los astronautas podrían interaccionar con las raíces de las plantas en la región del suelo conocida como rizosfera.
“Tienes la colonización de las plantas arraigada por un conjunto de organismos que rompen y transportan los materiales”, dice Paul. “Estas cosas facilitan la cosecha de moléculas a partir del sustrato en el que la planta crece”.
No se necesita esperar un viaje de retorno a la Luna para realizar los nuevos experimentos, de acuerdo con los nuevos investigadores. Dicen que ya tienen planes que requerirían apenas unos kilogramos del regolito lunar recopilado por la NASA.
Apenas un gramo de regolito lunar podría dar soporte al crecimiento de varias plantas Arabidopsis relacionadas con la col y el rábano, señala Paul. Este modelo de organismo representó la primera planta de la que se secuenció su genoma, y por tanto proporcionaría una gran linea base para los experimentos de biología lunar.
De la Tierra a la Luna y Marte
La prueba de tales ideas podrían convertirse también en parte de experimentos realizados en la propia luna, cuando una base humana se establezca. Esos experimentos no sólo responderían preguntas sobre la biología básica de las plantas, sino que nos proporcionarían semillas de conocimiento para desarrollar una ecología fuera de la Tierra.
“Un objetivo es usar plantas para dar soporte a la vida y descubrir el mejor modo de hacerlo, y [ver si] las plantas usan recursos lunares para lograrlo”, comenta Ferl. “La otra cuestión es cuáles son los límites de la vida terrestre, y si la superficie lunar representa un lugar en el que la biología terrestre puede habitar”.
Esta aproximación podría también ayudar a abordar problemas relacionados con el crecimiento de plantas en el regolito de Marte. Algunos estudios en la Tierra ya han probado el crecimiento de plantas en regolito marciano simulado, mejorado con ciertos compuestos químicos, incluso aunque aún tenemos que traer alguna muestra de Marte a la Tierra.
Finalmente, las mismas necesidades de usar todos los recursos disponibles y ayudar a mantener una colonia humana será ún mayor para un viaje a Marte.
“Ir a Marte es mucho más difícil, debido a que la idea de llevar todos los recursos contigo para todo el viaje es muy difícil”, señala Paul. “Los impulsores que llevarían al uso de plantas para soporte a la vida son en realidad más cruciales”.
Plantar las semillas
Más experimentos en la Tierra también podrían ayudar a los ingenieros y científicos a diseñar mejor futuras grangas extraterrestres u orbitales.
“Probar en entornos extremos de la Tierra podría ser muy útil para identificar aspectos críticos de diseño para fijarlos antes de construir y lanzar un sistema de demostrado en la Estación Espacial Internacional”, dice Claudio Finetto, consultor de ingeniería para Thales Alenia Space-Italia en Torino, Italia.
Finetto y sus colegas Cesare Lobascio y Alessandro Rapisarda calcularon que un sistema de soporte vital bio-regenerativo con apenas un 20 por ciento de alimento re-suministrado desde la Tierra sería más conveniente para una base de 18 personas habitada durante más de 5 años, en oposición a un completo re-suministro de alimento desde la Tierra.
Su trabajo se detalla en el ejemplar de mayo-junio de la revista Acta Astronautica. La idea de granja lunar también creció a partir de un curso de post-graduado en la Segunda Edición de Sistemas de Desarrollo y Exploración Espacial en el Politécnico de Torino, donde Finetto trabajó junto a Salvatore Cusumano, Daniele Renzoni, Amir Sabbagh y Cosimo Sinesi.
Incluso si la NASA ha pospuesto sus planes inmediatos para volver a la Luna, Finetto está de acuerdo en que una misión tripulada a Marte podría beneficiarse de una aproximación de auto-abastecimiento. Añade que una nave invernadero podría podría ayudar a los astronautas sobre la superficie marciana fácilmente durante los viajes de seis meses a y desde el planeta rojo.
Robots más avanzados podría también reducir la cantidad de tiempo que los astronautas humanos pasan cultivando sus plantas, de acuerdo con Finetto.
Esto aún parece estar lejos de los experimentos de la era Apolo con trozos de regolito lunar espolvoreado sobre plantas. Pero algún día, los robots podrían mantener un invernadero auto-sostenible orbitando sobre Marte, mientras los exploradores humanos se centran en la ciencia y exploración en la superficie de abajo.
Autor: Jeremy Hsu
Fecha Original: 29 de julio de 2010
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