Een wetenschappelijk onderzoeksteam onder leiding van de Universiteit van Texas in Austin heeft onlangs aangekondigd dat ze met succes kikkererwten hebben gekweekt en geoogst in ‘maangrond’ die het materiaal op het maanoppervlak simuleert, wat een belangrijke experimentele basis biedt voor toekomstige astronauten om lokaal vers voedsel op de maan te verbouwen. De relevante resultaten werden op 5 maart gepubliceerd in het tijdschrift "Scientific Reports".


Terwijl de National Aeronautics and Space Administration (NASA) zich voorbereidt op de Artemis II-missie en mensen terugkeren naar het maanoppervlak, is ‘wat te eten’ tijdens het langdurige verblijf een reële en urgente kwestie geworden. Het laatste onderzoek van een team van de Universiteit van Texas geeft een nogal nuchter kandidaat-antwoord: kikkererwten. Onderzoekers zijn met succes kikkererwten gegroeid en geoogst in speciaal voorbereide gesimuleerde "maangrond". Dit is ook de eerste keer dat dit gewas volledig is gekweekt in een gesimuleerde maanbodemomgeving.

Sara Santos, een postdoctoraal onderzoeker aan het Institute of Geophysics (UTIG) van de Jackson School of Geosciences van de Universiteit van Texas en de belangrijkste leider van deze studie, zei dat het kerndoel van het werk is om de haalbaarheid van het verbouwen van gewassen op de maan te verduidelijken. Ze wees erop dat het losse materiaal dat de maan bedekt, wetenschappelijk "maangrond" wordt genoemd, wat totaal anders is dan de grond op aarde. Het bevat noch organisch materiaal, noch de microbiële gemeenschap die planten nodig hebben om te overleven. Het bevat ook zware metalen die de plantengroei kunnen remmen, maar het bevat ook minerale elementen die nodig zijn voor gewassen.

Om zo dicht mogelijk bij de echte omgeving te komen, gebruikte het team gesimuleerde maangrond die was voorbereid door Exolith Labs. De chemische en fysische eigenschappen van dit materiaal waren gebaseerd op maanmonsters die door de Apollo-missies waren meegebracht. De onderzoekers voegden vervolgens "vermicompost" toe aan de gesimuleerde maangrond - een zeer voedzaam materiaal dat wordt geproduceerd door rode wormen die organisch afval afbreken. Het is rijk aan belangrijke voedingsstoffen en complexe microbiële gemeenschappen en kan de groeiomstandigheden van planten aanzienlijk verbeteren. Het is de bedoeling dat astronauten in de toekomst bij echte bemande missies organisch afval zoals voedselresten, katoenen kleding en zelfs sommige dagelijkse hygiëneproducten kunnen omzetten in soortgelijke compost, die kan worden gebruikt om de maanbodem te verbeteren.

Wat betreft gewasselectie heeft het team gekozen voor de kikkererwtenvariëteit "Myles", omdat deze een compact planttype heeft, een sterke stressbestendigheid heeft en geschikt is voor planten in missieomgevingen met zeer beperkte ruimte en middelen. Om het probleem van de losse structuur en het slechte waterretentievermogen van de gesimuleerde maangrond op te lossen, ontwikkelden de onderzoekers ook een irrigatiesysteem op basis van katoenen watergeleidende kernen om water nauwkeurig naar de wortelzone van de kikkererwten te transporteren om ervoor te zorgen dat de vochttoevoer van de wortels onder extreme substraatomstandigheden op peil blijft.

Met name hebben de wetenschappers kikkererwtenzaden opzettelijk met arbusculaire mycorrhiza-schimmels bedekt voordat ze werden gezaaid. Dergelijke schimmels kunnen een symbiotische relatie met plantenwortels tot stand brengen. Enerzijds helpen ze planten voedingsstoffen effectiever op te nemen. Aan de andere kant verminderen ze het aandeel zware metalen dat door planten uit de bodem wordt opgenomen, waardoor de druk van 'giftige omgevingen' wordt verlicht. Het Santos-team voerde planttests uit na het mengen van verschillende mengsels van gesimuleerde maangrond en vermicompost. De resultaten toonden aan dat in substraten met maangrond die tot 75% voor zijn rekening neemt, kikkererwten nog steeds normaal kunnen groeien en oogsten. Wanneer de verhouding van de maangrond echter blijft toenemen, beginnen de planten aanzienlijk te verzwakken en zelfs vroegtijdig af te sterven. Zelfs onder zeer stressvolle omstandigheden overleefden met schimmels behandelde planten aanzienlijk langer dan onbehandelde planten, wat de sleutelrol van mycorrhiza-schimmels in dit extreme landbouwsysteem onderstreept.

De onderzoekers ontdekten ook dat deze schimmels niet alleen met succes de gesimuleerde maanbodemomgeving kunnen koloniseren, maar deze ook voor een lange tijd kunnen behouden, wat betekent dat schimmels in toekomstige maanplantsystemen wellicht alleen voor de eerste keer hoeven te worden geïntroduceerd om te blijven functioneren. Maar hoewel een succesvolle oogst een belangrijke mijlpaal is, moet er nog verder onderzoek worden gedaan of kikkererwten veilig zijn om te eten. Jessica Atkin, de eerste auteur van het artikel en promovendus bij de afdeling Bodem- en Gewaswetenschappen van de Texas A&M Universiteit, zei dat de volgende stap het uitvoeren van een systematische analyse van de geoogste kikkererwten zal zijn om te evalueren of ze verrijkt zijn met potentieel schadelijke metalen en om hun voedingssamenstelling te bepalen. Ze stelde een reeks vragen over de mogelijke toepassingen: Zijn deze kikkererwten geschikt voor astronautenvoedsel? Zijn de voedingsstoffen voldoende? Als het in het begin niet veilig genoeg is, hoeveel generaties fok- en milieuregelgeving zullen er dan nodig zijn om de norm te bereiken?

Het onderzoek werd aanvankelijk grotendeels met eigen financiering gelanceerd door Santos en Atkin, en werd voortgezet en uitgebreid met financiering uit NASA's FINESST-project. Terwijl menselijke verkenningsmissies in de ruimte geleidelijk verschuiven van kortetermijnexperimenten naar langdurige verblijven, verschuift de verkenning van ‘in situ landbouw’ in extreme omgevingen van sciencefictionconcepten naar echte laboratoria, en de kikkererwten die met succes in ‘maangrond’ zijn geplant, zijn het nieuwste voorbeeld in dit proces.