ناسا در حال بررسی راه‌هایی است تا در ماموریت‌های آینده به ماه و مریخ، کاوشگران بتوانند از محصولات تازه و مغذی، از جمله گیاهان تازه، بهره‌مند شوند. اگرچه بسته‌های غذایی بسته‌بندی‌شده نیازهای تغذیه‌ای را برطرف می‌کنند، اما با گذشت زمان ممکن است طعم و ویتامین‌های خود را از دست بدهند.
کشت سبزیجات برگ‌دار و دیگر گیاهان در ایستگاه فضایی می‌تواند این مشکل را حل کرده و وضعیت روحی خدمه را نیز بهبود بخشد.
تلاش‌های ناسا برای کشت گیاهان در شرایط بی‌وزنی
تلاش‌هایی برای پرورش گیاهانی مانند کاهو، فلفل، تربچه و گوجه‌فرنگی در شرایط بی‌وزنی انجام شده است که اطلاعات جدیدی درباره تأثیر پروازهای فضایی بر ژنتیک گیاهان، مصرف آب و طعم آن‌ها ارائه می‌دهد.
گیاهان، کلید اکتشافات فضایی
این پروژه تحت هدایت “جویا ماسا” از ناسا انجام می‌شود. تخصص او مطالعه رفتار گیاهان در فضا است تا تنوع و طعم محصولات تازه را بهبود بخشد.
همزمان که ناسا به سوی سفرهای فضایی طولانی‌تر پیش می‌رود، تیم او روی تأثیر بی‌وزنی و عواملی مانند رطوبت و کنترل نور بر شکل گیاه، کیفیت مواد مغذی و میزان تولید تمرکز کرده‌اند.
آن‌ها همچنین با بررسی باکتری‌های همراه گیاهان، اطمینان حاصل می‌کنند که این میکروارگانیسم‌ها برای سلامت انسان ایمن و مفید باقی می‌مانند.
کشت محصولات در شرایط بی‌وزنی
یکی از مطالعات کلیدی به نام “Plant Habitat-07” نحوه تطبیق کاهو با شرایط مختلف رطوبتی در بی‌وزنی را بررسی می‌کند.
آب، عنصر حیاتی برای سلول‌های گیاهی است، اما رطوبت بیش‌ازحد می‌تواند مانع دسترسی ریشه‌ها به اکسیژن شود و کمبود آن نیز باعث پژمردگی می‌شود.
این تحقیق با استفاده از چهار سناریوی مختلف رطوبتی در یک محفظه رشد تخصصی، چگونگی تغییر تولید مواد مغذی گیاهان را مطالعه می‌کند.
محققان میزان تولید، سلامت کلی گیاه و اینکه آیا باکتری‌های موجود بر برگ‌ها خطری ایجاد می‌کنند یا نه را بررسی می‌کنند. داده‌های اولیه نشان می‌دهند که تعادل آب برای حفظ برگ‌های قوی و خوش‌طعم ضروری است.
طعم‌دهی به سبزیجات فضایی
تحقیقات “Veg-04A” و “Veg-04B” ناسا روی تأثیر کیفیت نور و کود بر رشد کاهو و سبزیجات برگ‌دار تمرکز داشتند.
مطالعات نشان دادند که تغییر LEDهای قرمز و آبی یا تنظیم فرمول مواد مغذی می‌تواند ظاهر، طعم و رشد برگ‌ها را تغییر دهد.
این تحقیقات به کشت سایر محصولات مانند گوجه‌فرنگی نیز کمک کردند. اعضای خدمه بازخورد خود را درباره تازگی و طعم ارائه کردند که می‌تواند در انتخاب بذر برای سالادهای متنوع در ماموریت‌های طولانی آینده مؤثر باشد.
تأثیر بی‌وزنی بر ژنتیک گیاهان
در مطالعه‌ای بر روی گیاه “آرابیدوپسیس تالینا” (گیاه رشادی)، مشخص شد که بی‌وزنی بر بیان ژن‌ها و نحوه تنظیم نشانگرهای شیمیایی کلیدی توسط گیاهان تأثیر می‌گذارد.
محققان تغییرات در “متیلاسیون DNA” را که می‌تواند ژن‌ها را روشن یا خاموش کند، بررسی کردند.
این کشفیات مسیرهای جدیدی برای سفارشی‌سازی ژن‌های گیاهان برای مقابله با چالش‌های فضایی، مانند حرکت غیرمعمول آب یا فضای محدود رشد، باز می‌کند.
هورمون‌ها و رشد گیاهان در فضا
دانشمندان تأثیر هورمون‌های گیاهی مانند “اکسین‌ها” را که رشد ریشه و ساقه را هدایت می‌کنند، در شرایط بی‌وزنی بررسی کردند.
در برخی گونه‌ها، سطح اکسین در بی‌وزنی کاهش یافت که الگوی رشد طبیعی ساقه به سمت بالا را مختل کرد.
در گونه‌های دیگر، سطح اکسین افزایش یافت که نشان می‌دهد نتیجه دقیق به گونه گیاه بستگی دارد.
این تغییرات شیمیایی به ناسا کمک می‌کند تا محفظه‌های رشدی طراحی کند که نیازهای هر محصول را به بهترین شکل تأمین کند.
مهندسی گیاهان برای فضا
ریشه‌ها و ساقه‌ها در بی‌وزنی ممکن است بافت‌های پشتیبان ضعیف‌تری ایجاد کنند یا در برخی موارد دیواره‌های ضخیم‌تری تولید کنند.
تحقیقی با استفاده از ابزارهای آزمایشگاهی تغییرات مولکول‌هایی را که دیواره‌های سلولی گیاه را می‌سازند، شناسایی کرد.
اگرچه برخی گونه‌ها سریع سازگار شده و دیواره‌های سالمی ایجاد می‌کنند، برخی دیگر ضعیف باقی می‌مانند.
قدم بعدی ناسا اصلاح گونه‌هایی است که با گرانش کم سازگار باشند یا شرایطی ایجاد کند که ریشه‌ها کمتر دچار خمیدگی یا نازکی شوند.
رابطه استرول‌ها و گل‌دهی در فضا
تحقیقات درباره گیاهان “آرابیدوپسیس” نشان داد که در بی‌وزنی، سطح استرول‌ها کاهش می‌یابد.
استرول‌ها به پایداری غشاهای سلولی کمک کرده و رشد و گل‌دهی را هدایت می‌کنند.
کاهش استرول‌ها در بی‌وزنی می‌تواند مراحل خاصی از رشد را کند کند.
با شناسایی ژن‌هایی که این استرول‌ها را کنترل می‌کنند، دانشمندان می‌توانند راه‌هایی برای تنظیم رشد گیاهان پیدا کنند.
آمادگی برای ماموریت‌های فضایی با گیاهان
داشتن سبزیجات تازه در ایستگاه فضایی تنها گام اول است. تمرکز ناسا بر پشتیبانی از خدمه در ماموریت‌های چندماهه است.
پیشرفت‌های تاکنون نشان می‌دهد که تولید محصولات تازه در مدار زمین ممکن است و هر کشف جدید به بهبود این فرایند کمک می‌کند.
با آزمایش محصولات بیشتر از نظر طعم، تغذیه و ماندگاری، انسان‌ها توانایی کشت غذا در دورترین نقاط از سیاره زمین را خواهند داشت.
با همکاری متخصصانی مانند “جویا ماسا”، آینده کشاورزی فضایی هم از نظر تغذیه و هم از نظر رضایت خدمه امیدوارکننده به نظر می‌رسد.
این مطالعه در مجله Journal of Plant Interactions منتشر شده است.
