Kosmiczne mchy. ESA testuje wodne rośliny jako naturalne filtry dla przyszłych baz na Marsie
Długotrwałe misje załogowe – czy to na orbicie, czy na Marsie – będą wymagały niemal całkowicie zamkniętych systemów podtrzymywania życia. Takie instalacje muszą jednocześnie produkować tlen, usuwać dwutlenek węgla, oczyszczać wodę i przetwarzać odpady. Właśnie w tym kontekście Europejska Agencja Kosmiczna postanowiła przyjrzeć się niepozornym organizmom znanym z… akwariów.
W ramach projektu finansowanego przez program European Space Agency (ESA) Discovery, zespół z Uniwersytetu Federico II w Neapolu zbadał potencjał mchów wodnych jako elementów bioregeneracyjnych systemów podtrzymywania życia (BLSS).
Dotychczas w badaniach nad BLSS dominowały rośliny wyższe i mikroalgi. Te pierwsze wymagają jednak rozbudowanej infrastruktury uprawowej, natomiast hodowla mikroalg wiąże się z problemami takimi jak biofilm, zanieczyszczenia czy nierównomierne oświetlenie w fotobioreaktorach. Mchy wodne, proste, beznaczyniowe rośliny, mogą okazać się rozwiązaniem pośrednim. Są mało wymagające, dobrze znane jako biofiltry w środowisku wodnym, a przy tym potencjalnie zdolne do produkcji tlenu i pochłaniania CO₂ w kompaktowych systemach.
Projekt „Moss on Mars” objął trzy gatunki: Taxiphyllum barbieri, Leptodictyum riparium oraz Vesicularia montagnei. Testowano je w kontrolowanych warunkach symulujących środowisko habitatów kosmicznych. Analizowano m.in. wydajność fotosyntezy, zawartość pigmentów, aktywność antyoksydacyjną oraz zdolność do usuwania metali ciężkich i związków azotu z wody.
Dwa gatunki: T. barbieri i L. Riparium, skutecznie usuwały miedź, ołów i cynk, jednak to T. barbieri wyróżnił się najwyższą efektywnością fotosyntezy i największą akumulacją chlorofilu.
Najbardziej wymagającym testem była ekspozycja wybranego gatunku na promieniowanie jonizujące – jedno z głównych zagrożeń dla organizmów w przestrzeni kosmicznej. Próbki poddano dawkom promieniowania rentgenowskiego 1, 10 i 30 Gy, a następnie przez ponad dwa miesiące monitorowano ich regenerację przy użyciu systemów pomiaru tlenu i dwutlenku węgla.
Zaskakująco, przy najniższej dawce (1 Gy) mech nie tylko przetrwał, ale wykazał wyższą fotosyntezę netto i większą aktywność transportu elektronów niż próbki kontrolne. To przykład zjawiska hormezy radiacyjnej – sytuacji, w której niewielka dawka promieniowania stymuluje mechanizmy obronne i poprawia funkcjonowanie organizmu. Nawet przy wyższych dawkach rośliny wykazały znaczną odporność. Zmiany morfologiczne, gęstsze rozgałęzienia i krótsze pędy, mogą wręcz zwiększać powierzchnię wymiany gazowej i skuteczność filtracji.
Badacze podkreślają, że mchy wodne mogą pełnić kilka funkcji jednocześnie: oczyszczać wodę, wspierać obieg gazów oraz potencjalnie stanowić element biologicznej ochrony przed promieniowaniem. Projekt został zainicjowany w ramach platformy Open Space Innovation Platform (OSIP) i sfinansowany przez komponent Discovery programu podstawowego ESA. Pierwsze wyniki opublikowano w czasopiśmie Frontiers in Plant Science, a kolejne prace dotyczące wpływu promieniowania są w przygotowaniu.
Choć do zastosowań operacyjnych droga jest jeszcze daleka, badania pokazują, że niepozorne mchy mogą stać się ważnym elementem przyszłych systemów podtrzymywania życia – zarówno w marsjańskich bazach, jak i w ziemskich instalacjach oczyszczania wody. W kosmosie przetrwają nie tylko najbardziej zaawansowane technologie, ale być może także najprostsze organizmy.
Źródło: ESA
Czytaj też: Vulcan Centaur znów pod lupą. Anomalia podczas startu z satelitami wojskowymi
Grafika tytułowa: Planet Volumes / Unsplash
