Ilmuwan Menumbuhkan Tanaman di Tanah dari Bulan

Sains terus menunjukkan kemajuan dan memberi kita pemahaman baru yang menakjubkan. Sesuatu yang bahkan mungkin bias di imajinasikan, tapi memberi jawaban logis untuk manusia bisa berkebun dilingkungan ekstrem, diluar angkas.

Dalam makalah baru yang diterbitkan dalam jurnal Communications Biology. Peneliti Universitas Florida menunjukkan bahwa tanaman dapat berhasil bertunas dan tumbuh di tanah bulan. Studi mereka juga menyelidiki bagaimana tanaman merespons secara biologis tanah Bulan, juga dikenal sebagai regolit bulan, yang secara radikal berbeda dari tanah yang ditemukan di Bumi.

Baca juga: Akibat terlalu lama di ruang angkasa

Tujuan Penelitian

Pekerjaan ini merupakan bagian dari persiapan dan langkah menuju suatu hari nanti menanam tanaman untuk makanan dan oksigen di Bulan.  Lebih tepatnya, penelitian ini muncul saat Program Artemis berencana mengembalikan manusia ke Bulan.

“Artemis akan membutuhkan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana menanam tanaman di luar angkasa,” kata Rob Ferl, salah satu penulis studi dan profesor ilmu hortikultura terkemuka di Institut Ilmu Pangan dan Pertanian UF (UF/IFAS).

Bahkan pada hari-hari awal eksplorasi bulan, tanaman memainkan peran penting, kata Anna-Lisa Paul, penulis studi dan profesor riset ilmu hortikultura di UF/IFAS.

“Tanaman membantu membuktikan bahwa sampel tanah yang dibawa kembali dari bulan tidak mengandung patogen atau komponen lain yang tidak diketahui yang akan membahayakan kehidupan terestrial, tetapi tanaman itu hanya ditaburi regolith bulan dan tidak pernah benar-benar tumbuh di dalamnya,” kata Paul.

Paul dan Ferl adalah pakar yang diakui secara internasional dalam studi tumbuhan di luar angkasa. Melalui UF Space Plants Lab, mereka telah mengirim eksperimen pada pesawat ulang-alik, ke Stasiun Luar Angkasa Internasional dan penerbangan suborbital.

Bulan sebagai basecamp perjalanan luar angkasa

“Untuk misi luar angkasa yang lebih panjang di masa depan, kami mungkin menggunakan Bulan sebagai pusat atau landasan peluncuran. Masuk akal jika kami ingin menggunakan tanah yang sudah ada di sana untuk menanam tanaman,” kata Ferl.

Metode penelitian

Ferl dan Paul merancang eksperimen sederhana yang menipu: menanam benih di tanah bulan, menambahkan air, nutrisi dan cahaya, dan mencatat hasilnya.

Komplikasinya: Para ilmuwan hanya memiliki 12 gram tanah bulan untuk melakukan eksperimen ini. Tanah yabg merupakan asset NASA, yang dikumpulkan selama misi Apollo 11, 12 dan 17 ke Bulan. Paul dan Ferl melamar tiga kali selama 11 tahun untuk kesempatan bekerja dengan regolith bulan.

Sejumlah kecil tanah, belum lagi signifikansi historis dan ilmiahnya yang tak terhitung, berarti bahwa Paul dan Ferl harus merancang eksperimen skala kecil yang dikoreografikan dengan hati-hati. Untuk menumbuhkan taman bulan kecil mereka, para peneliti menggunakan sumur berukuran bidal di piring plastik yang biasanya digunakan untuk membiakkan sel. Masing-masing sumur berfungsi sebagai pot. Begitu mereka mengisi setiap “pot” dengan kira-kira satu gram tanah bulan, para ilmuwan membasahi tanah dengan larutan nutrisi dan menambahkan beberapa biji dari tanaman Arabidopsis.

Arabidopsis banyak digunakan dalam ilmu tanaman karena kode genetiknya telah sepenuhnya dipetakan. Menumbuhkan Arabidopsis di tanah bulan memungkinkan para peneliti mendapatkan lebih banyak wawasan tentang bagaimana tanah memengaruhi tanaman, hingga ke tingkat ekspresi gen.

Sebagai perbandingan, para peneliti juga menanam Arabidopsis di JSC-1A, zat terestrial yang meniru tanah bulan asli, serta tanah Mars yang disimulasikan dan tanah terestrial dari lingkungan ekstrem. Tanaman yang tumbuh di tanah non-bulan ini adalah kelompok kontrol percobaan.

Sebelum percobaan, para peneliti tidak yakin apakah benih yang ditanam di tanah bulan akan bertunas. Tapi hampir semua dari mereka melakukannya.

Hasil penelitian

“Kami kagum. Kami tidak memprediksi itu,” kata Paul. “Itu memberitahu kami bahwa tanah bulan tidak mengganggu hormon dan sinyal yang terlibat dalam perkecambahan tanaman.”

Namun, seiring berjalannya waktu, para peneliti mengamati perbedaan antara tanaman yang ditanam di tanah bulan dan kelompok kontrol. Misalnya, beberapa tanaman yang tumbuh di tanah bulan lebih kecil, tumbuh lebih lambat atau lebih bervariasi ukurannya daripada rekan-rekan mereka.

Ini semua adalah tanda-tanda fisik bahwa tanaman bekerja untuk mengatasi susunan kimiawi dan struktural tanah Bulan, Paul menjelaskan. Ini lebih lanjut dikonfirmasi ketika para peneliti menganalisis pola ekspresi gen tanaman.

“Pada tingkat genetik, tanaman mengeluarkan alat yang biasanya digunakan untuk mengatasi stresor, seperti garam dan logam atau stres oksidatif, sehingga kami dapat menyimpulkan bahwa tanaman menganggap lingkungan tanah bulan sebagai stres,” kata Paul. “Pada akhirnya, kami ingin menggunakan data ekspresi gen untuk membantu mengatasi bagaimana kami dapat memperbaiki respons stres ke tingkat di mana tanaman – terutama tanaman – dapat tumbuh di tanah bulan dengan dampak yang sangat kecil terhadap kesehatan mereka.”

Bagaimana tanaman merespon tanah bulan mungkin terkait dengan tempat pengumpulan tanah, kata Ferl dan Paul, yang berkolaborasi dalam penelitian ini dengan Stephen Elardo, asisten profesor geologi di UF.

Misalnya, para peneliti menemukan bahwa tanaman yang paling banyak menunjukkan tanda-tanda stres adalah yang tumbuh di tempat yang oleh ahli geologi bulan disebut tanah bulan yang matang. Tanah dewasa ini adalah tanah yang terkena lebih banyak angin kosmik, yang mengubah susunannya. Di sisi lain, tanaman yang tumbuh di tanah yang relatif kurang matang bernasib lebih baik.

Menanam tanaman di tanah bulan juga dapat mengubah tanah itu sendiri, kata Elardo.

“Bulan adalah tempat yang sangat, sangat kering. Bagaimana mineral di tanah bulan akan bereaksi terhadap tanaman yang tumbuh di dalamnya, dengan tambahan air dan nutrisi? Akankah menambahkan air membuat mineralogi lebih ramah bagi tanaman?” kata Elardo.

Tindak lanjut studi akan membangun pertanyaan-pertanyaan ini dan banyak lagi. Untuk saat ini, para ilmuwan telah mengambil langkah pertama menuju berkenun di Bulan.

Jurnal Referensi:

• Paul, AL., Elardo, S.M. & Ferl, R. 2022. Plants grown in Apollo lunar regolith present stress-associated transcriptomes that inform prospects for lunar exploration. Commun Biol, 2022 DOI: 10.1038/s42003-022-03334-8