研究人員首次在月球土壤中種出植物，研究顯示，佛羅里達大學的研究人員首次在NASA阿波羅登月計劃任務期間收集的月球土壤中種出了植物。研究人員首次在月球土壤中種出植物。
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根據週四發表在《通訊生物學》上的一項研究，研究人員有史以來第一次利用月球土壤成功種植植物。資助這項研究的美國宇航局表示，這一發現爲未來在月球棲息地收穫植物鋪平了道路。
該研究的作者之一羅布·費爾週四說，“我們想做這個實驗是因爲，多年來我們一直在問這個問題：植物會在月球土壤中生長嗎？事實證明，答案是肯定的。”
佛羅里達大學的研究人員從美國宇航局獲得了月球土壤，也稱爲月球風化層來進行實驗。少量土壤樣本來自阿波羅 11 號、12 號和 17 號登月任務。
研究人員在塑料板中使用頂針大小的井，將大約一克月球土壤盆栽，用營養液潤溼並添加 thale cress 種子，一種也稱爲擬南芥的植物，原產於歐亞大陸和非洲，易於種植。
NASA 表示，研究人員隨後將托盤放入玻璃容器中，並每天添加營養液。對照組使用火山灰作爲土壤。根據研究， 這些植物都在48到60小時內發芽。
“我們很驚訝，”該研究的另一位作者保羅（Anna-Lisa Paul）說，“我們沒有預測到這一點。這告訴我們，月球土壤並沒有中斷植物發芽所涉及的激素和信號。”
但到了第六天，月球土壤中的植物開始生長不同於對照組的水芹。美國宇航局說，研究人員發現月球風化層植物生長緩慢，並顯示出發育不良的根系。此外，有些葉子發育不良，色素沉着呈紅色。
NASA 說，20 天后，植物的 RNA 測序顯示，那些生長在月球土壤中的植物處於壓力之下，並以植物在惡劣環境中通常會出現的方式做出反應。
“在遺傳水平上，植物正在使用通常用於應對壓力源的工具，例如鹽和金屬或氧化應激，因此我們可以推斷植物將月球土壤環境視爲壓力”
這些植物對月球土壤樣本的反應也不同。阿波羅 11 號的土壤中的植物不如其他兩次阿波羅任務的土壤中生長的植物那麼健壯。研究人員指出，每個任務都從月球上的不同區域收集土壤。
儘管如此，美國宇航局局長比爾尼爾森表示，這項研究對於瞭解植物如何克服地球上食物短缺地區的壓力條件至關重要。
隨着美國宇航局即將對月球南極進行的機器人任務，科學家們表示他們將繼續研究月球土壤。
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據美國有線電視新聞網(CNN)、今日美國等外媒報道，5月12日發表在《通訊生物學》雜誌上的一項新研究顯示，佛羅里達大學的研究人員首次在NASA阿波羅登月計劃任務期間收集的月球土壤中種出了植物。這是植物第一次在月球土壤中發芽生長，爲在月球上種植提供氧氣和食物的植物奠定了基礎。
佛羅里達大學負責研究的助理副校長、該研究的合著者之一羅布·費爾表示：“這是一個關鍵發現——植物在月球土壤中生長。這非常令人震驚，因爲植物從來沒有去過月球，種子也從未適應過在那裏生活。”
醞釀15年的實驗
擬南芥從月球土壤中發芽 CNN圖
這是一項醞釀已久的實驗，自研究人員首次提出月球樣本的建議和要求以來，已經過去了15年，該請求終於在18個月前獲得批准。
研究小組要求NASA提供阿波羅17號任務期間收集的4克月球土壤。NASA阿波羅樣品策展人瑞安·齊格勒看到了從不同的阿波羅任務中提供更多樣品的科學價值，最終提供了從阿波羅11號、12號和17號任務中收集的月球土壤，共12克。
研究人員使用了通常用來培育細胞的器皿作爲“花盆”，每一格填充1克月球土壤，再添加營養物質和水，然後撒下一些擬南芥的種子，擬南芥是一種原產於歐亞和非洲的小型開花植物。
同時，擬南芥的種子也被種植在模擬月球土壤的合成物質和火山灰中，以便和月球土壤種植的植物做對比。
好消息和壞消息
到第16天，在火山灰中生長的植物（左）與在月球土壤中生長的植物（右）之間存在明顯的物理差異。 CNN圖
這項研究的好消息是，所有的'種子都發芽並開始生長了。
但壞消息是，在第一週之後，月球土壤的粗糙度和其他特性對這些植物造成了很大的壓力，以至於它們的生長速度比種植在模擬月球土壤中的幼苗要慢。
擬南芥的幼苗在適應月球土壤時表現出掙扎的跡象。與模擬月球土壤中生長的植物相比，播種在月球土壤中的植物生長得更慢、更小，並且表現出更多的壓力跡象，例如色素沉着和壓力相關基因的表達。
雖然在月球土壤中種植的植物都在發芽生長，但在阿波羅11號樣品中生長的植物比在阿波羅12 號和17號樣品中的植物表現更差，這表明月球土壤之間也存在差異。
阿波羅11號樣本暴露在太陽和宇宙輻射的時間最長。研究人員推測，長期高能轟擊的影響可能使月球風化層對生物學特別敏感。月球表面經常受到宇宙輻射和太陽風的轟擊，還有鐵粒子和微小玻璃碎片的影響，所有這些元素都會影響植物的生長。
後續研究
研究人員在LED燈下種植種子 CNN圖
研究人員希望進行後續研究，瞭解在月球環境中種植植物是如何改變月球土壤的，以及如何啓動月球溫室等問題。
進一步的研究還可以幫助研究人員確定在月球土壤中種植植物的最有效方法。研究人員還想要清楚地瞭解這些植物的營養價值，以及它們是否受到土壤的影響。
雖然擬南芥是可食用的，但它不好吃，也不被認爲是一種糧食作物。但它與西蘭花、羽衣甘藍、蕪菁和花椰菜屬於同一植物科。
美國國家航空航天局航天仿生學首席科學家巴塔查里亞認爲植物生長的發現“相當令人興奮”，並表示該研究爲科學家提供了許多後續機會。
巴塔查里亞在一封電子郵件中寫道:“我們需要研究如何讓植物在風化層基質中生長得更好。例如，我們是否需要添加其他組件來幫助植物生長，如果需要，它們是什麼？是否有其他植物能更好地適應這些風化層基質，如果有的話，哪些特性使它們更能適應這些環境？”
“這就是科學令人興奮的地方，每一個新發現都會帶來更獨特和變革性的結果，然後我們可以利用這些結果來幫助提高我們未來太空探索任務的可持續性！”
科學家表示，理想的情況是，未來的宇航員可以利用月球的可用土壤資源進行室內種植，而不是建立一個水培系統。在月球上種植植物是在月球上長期停留的關鍵，它不僅能爲宇航員和其他訪客提供食物，還有助於提供乾淨的空氣和水。
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據CNET報道，根據一項新研究，當美國宇航局在未來幾年將 Artemis 宇航員送回月球表面時，他們有望能夠種植自己的蔬菜。這只是一項歷史性實驗的結果之一，在這項實驗中，科學家們利用月球表面材料（稱爲“ 月壤”）的樣本，在地球上成功地種植植物。
與芥菜有關的植物擬南芥 (Arabidopsis thaliana) 的種子被放置在半個世紀前在三次不同的阿波羅任務中收集到的微小月壤樣品中。雖然這些種子發芽並生長，但它們並沒有完全茁壯成長。
佛羅里達大學的Stephen Elardo在週三的新聞發佈會上說：“月球土壤沒有很多支持植物生長所需的營養物質。”
Elardo是週四發表在《通信生物學》雜誌上的一篇介紹該研究的論文的共同作者，其他作者還有 Anna-Lisa Paul和 Robert Ferl。
雖然這些植物的生長方式表明它們受到了壓力，但它們仍然相對迅速地找到了方法，在團隊爲它們提供光照、水和營養物質的幫助下。
“兩天後，它們開始發芽了！”同時也是佛羅里達大學園藝科學教授的 Paul在一份聲明中說。“所有東西都發芽了。我無法告訴你我們是多麼的驚訝！每種植物--無論是月球樣本還是對照組，都是如此--直到第六天看起來都一樣。”
在第一週結束時，月壤中的植物顯示出生長緩慢，根部和葉子發育不良，還有一些紅點。後來的遺傳分析將證實這些綠色植物處於壓力之下。
月壤的顆粒非常細小，呈粉狀，但這些顆粒也有鋒利的邊緣。呼吸月球塵埃會損害肺部，而且這些東西對植物生命也不是特別好。
Paul補充說：“最終，我們希望利用基因表達數據來幫助解決我們如何能夠改善壓力反應，使植物--特別是作物--能夠在月球土壤中生長，而對其健康影響很小。”
Ferl說，在月球上種植植物是在月球上長期停留的關鍵，它不僅有助於爲宇航員和其他訪客提供食物，還有助於提供清潔的空氣和水。
“當我們去某個地方的太空時，我們總是帶着我們的農業，”同樣來自佛羅里達大學的 Fer說。 “顯示植物將在月球土壤中生長，實際上是朝着這個方向邁出的一大步。”
