Do sự thay đổi mạnh mẽ của khí hậu Trái đất và sự cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, ý tưởng điều chỉnh môi trường của một hành tinh khác và biến chúng thành nơi có thể sinh sống cho con người gần đây đang là tâm điểm của sự chú ý. Trong khi việc tạo địa hình cho cả một hành tinh sẽ mất một thời gian rất dài và thậm chí không thể thực hiện được với công nghệ hiện tại, các nhà khoa học tại Đại học Florida đã thực hiện một khám phá đột phá có thể là bước đầu tiên hướng tới điều đó - làm cho một hành tinh khác trở thành nơi có thể sinh sống được.
Lần đầu tiên Anna-Lisa Paul, Stephen M. Elardo và Robert Ferl có thể trồng cây trong đất mặt trăng được thu thập trong các sứ mệnh của tàu Apollo nhiều thập kỷ trước. Nhóm nghiên cứu đã công bố phát hiện của họ trên tạp chí Communications Biology.
Các nhà nghiên cứu đã yêu cầu tiếp cận và nghiên cứu các mẫu đất mặt trăng từ NASA trong 15 năm nhưng bị từ chối rất nhiều lần vì hiện tại chúng ta có quá ít mẫu vật đất mặt trăng. Theo đó, các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc trồng cây trong các mẫu mô phỏng đất mặt trăng.
Tuy nhiên, sau khi các nhà khoa học phát triển một phương pháp chỉ cần 1 gam mẫu đất cho mỗi cây thì cơ quan vũ trụ Mỹ cuối cùng đã chấp nhận yêu cầu của họ vào cuối năm 2020. Động thái này cũng có thể liên quan đến chương trình Artemis của NASA, được khởi động vào năm 2018, nhằm mục đích đưa con người lên mặt trăng một lần nữa.
Tổng Giám đốc NASA - Bill Nelson cho biết: "Nghiên cứu này rất quan trọng đối với các mục tiêu khám phá dài hạn của NASA vì chúng ta sẽ cần sử dụng các nguồn tài nguyên được tìm thấy trên mặt trăng và sao Hỏa để phát triển nguồn thực phẩm cho các phi hành gia trong tương lai và hoạt động trong không gian sâu. Nghiên cứu về sự phát triển của thực vật này cũng là một ví dụ chính về cách NASA đang làm việc để mở ra những đổi mới nông nghiệp có thể giúp chúng ta hiểu cách thực vật có thể vượt qua điều kiện cực đoan ở những khu vực khan hiếm lương thực trên Trái đất".
Anna-Lisa Paul và nhóm của cô đã nhận được 12 gam đất mặt trăng được thu thập trong các sứ mệnh Apollo 11, 12 và 17 từ năm 1969 đến năm 1972. Đất của mặt trăng bao gồm các mảnh đá, mảnh đơn khoáng và nhiều loại kính khác, và nó đã được nghiên cứu kỹ lưỡng kể từ khi các phi hành gia lần đầu tiên mang mẫu trở về Trái đất sau lần hạ cánh thành công lần đầu tiên vào năm 1969.
Đối với thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã lấp đầy các ống nghiệm nhựa nhỏ bằng một gam đất mặt trăng, và đặt hạt giống Arabidopsis thaliana vào bên trong. Họ cũng bổ sung một ít nước và dung dịch dinh dưỡng vào đất mỗi ngày.
Để xem đất mặt trăng hoạt động như thế nào so với các loại đất khác, các nhà khoa học đã tạo ra một nhóm đối sánh, bằng cách gieo hạt vào đất mặt trăng, tro núi lửa và trong một chất tổng hợp mô phỏng đất mặt trăng.
Các nhà khoa học đã chọn Arabidopsis thaliana làm đối tượng thử nghiệm vì nó phát triển rất dễ dàng và cũng là một trong những loài thực vật được nghiên cứu nhiều nhất trên thế giới. Thường được gọi là cải xoong thale, loài thực vật có hoa nhỏ có nguồn gốc từ Âu Á và Châu Phi này thực sự có thể ăn được, và nó là họ hàng của cải xanh và bông cải xanh. Nhưng quan trọng hơn, do là một sinh vật mẫu cho nghiên cứu sinh học thực vật, mã di truyền của nó đã được lập bản đồ, cho phép các nhà khoa học kiểm tra xem đất ngoại lai sẽ ảnh hưởng như thế nào đến biểu hiện gen của thực vật.
Các kết quả thực sự hứa hẹn đến mức khiến các nhà nghiên cứu phải ngạc nhiên. Sau hai ngày, tất cả các hạt đều nảy mầm.
"Sau hai ngày, chúng bắt đầu nảy mầm!" Anna-Lisa Paul, tác giả đầu tiên của bài báo, và là giáo sư khoa học tại Đại học Florida cho biết. "Mọi thứ đã nảy mầm. Tôi không thể nói với bạn rằng chúng tôi đã ngạc nhiên như thế nào! Mọi cây - dù trong mẫu mặt trăng hay trong đối chứng - đều trông giống nhau cho đến khoảng ngày thứ sáu".
Vào ngày thứ sáu, mặc dù các mẫu vẫn phát triển tốt, nhưng những mầm cây được trồng trong đất mặt trăng bắt đầu có dấu hiệu khó khăn và rõ ràng là chúng phát triển khác nhiều so với những mầm trong nhóm đối chứng. Sự phát triển của chúng chậm hơn nhiều và rễ của chúng trở nên còi cọc, ngoài ra còn có sắc tố hơi đỏ trên lá, đó là dấu hiệu của sự căng thẳng.
Ngay trước khi cây bắt đầu ra hoa, nhóm nghiên cứu đã thu hoạch cây, làm đất và bắt đầu nghiên cứu DNA của chúng. Kết quả cho thấy rằng thực vật đã thực sự bị ảnh hưởng bởi đất ngoài hành tinh, và phản ứng tương tự như những cây được trồng trong môi trường khắc nghiệt khác.
Điều thú vị là cũng có sự khác biệt trong sự phát triển của mầm tùy thuộc vào mẫu đất mặt trăng mà chúng được trồng. Lý do đằng sau điều này là các mẫu được thu thập trong sứ mệnh Apollo 11 tiếp xúc với môi trường không gian khắc nghiệt hơn so với Apollo 12 và 17.
Mặc dù những cây được trồng trên đất mặt trăng đã chứng tỏ rằng chúng không mạnh mẽ và phát triển tốt như những cây được trồng trong đất Trái đất, nhưng thí nghiệm này đã vượt quá mọi mong đợi của giới khoa học và mở ra cánh cửa cho những loài thực vật có tiềm năng phát triển trên mặt trăng vào một ngày không xa. Nó cũng cung cấp nhiều cơ hội cho các nhà khoa học để mở rộng kiến thức của chúng ta về khám phá không gian.
Các nhà nghiên cứu muốn tiến hành một loạt các nghiên cứu tiếp theo để tìm hiểu cách thực vật phát triển trong môi trường mặt trăng có thể thực sự làm thay đổi đất của nó.