Mars Environmental Challenge: En stor hindring på vejen til at plante grøntsager
Mars, en planet, der deler mange ligheder med Jorden, men som er helt anderledes, udgør en udfordring for planter at vokse i sit miljø. Atmosfæren på Mars er tynd, med kuldioxid tegner sig for omkring 95%, nitrogen og argon tegner sig for henholdsvis omkring 2,7% og 1,6%. Iltindholdet er ekstremt lavt, kun omkring 0,13%, og vanddamp er omkring 0,01%. Dette er i skærende kontrast til det iltrige atmosfæriske miljø på Jorden, som ikke er befordrende for normal respiration og fotosyntese af planter. Derudover indeholder Marsjord stoffer som perklorater, der kan være skadelige for plantevækst, og mangler essentielle næringsstoffer som nitrogen, fosfor og kalium til plantevækst. Desuden mangler Mars effektiv beskyttelse mod Jordens magnetfelt, og intensiteten af kosmiske stråler og solstråling er ekstrem høj. Disse strålinger kan beskadige planters DNA og påvirke deres normale vækst og reproduktion.
Hvad kan handskerummet i Mars Vegetable Challenge?
EN handskerummet er en eksperimentel enhed med en forseglet struktur, der kan skabe et kontrollerbart atmosfæremiljø. Hvad kan et handskerum gøre over for et så barskt miljø på Mars? Forskere kan bruge miljøsimuleringen af et handskerum til at konstruere en 'Mars-miniatureverden' på Jorden.
1. Simuler atmosfæren og miljøet på Mars
I handskerummet er det muligt at simulere gasmiljøet på Mars. Ved at fylde kassen med en høj andel kuldioxid for at opnå en andel på omkring 95 %, og justere indholdet af andre gasser som nitrogen og argon, simuleres atmosfæren på Mars til at være tynd og have en unik sammensætning. Derudover kan fugtkontrolsystemet bruges til at regulere luftfugtigheden inde i boksen, så den holdes på et ekstremt lavt niveau svarende til den atmosfæriske luftfugtighed på Mars. Dette simuleringsmiljø gør det muligt for forskere at observere planters vækstrespons under forhold, der ligner Mars-gas og fugtighed, og studere planters tolerance og tilpasningsmekanismer til lav luftfugtighed og høj kuldioxidkoncentration.
2. Simulering af marsjord
Marsjord indeholder perklorater og unikke mineralske komponenter, blandt hvilke nitrogen, fosfor, kalium og andre næringsstoffer er relativt dårlige. Forskere kan forberede simuleret jord på Jorden med lignende sammensætning som Marsjord og derefter placere den simulerede jord i en handskeboks for at studere væksten af planterødder i dette specielle jordmiljø. De vil undersøge, hvordan man kan forbedre Mars-jorden for at imødekomme behovene for plantevækst, såsom at undersøge, hvilken slags ændringer der kan reducere toksiciteten af perklorater, supplere de næringsstoffer, planter har brug for, og gøre Marsjord velegnet til planterod og vækst. Placering af simuleret jord i et handskerum kan forhindre, at den simulerede jord udsættes for luften og påvirkes af det atmosfæriske miljø.
3. Afskærmning af strålingseffekter
Handskerummet kan udstyres med en specialiseret strålingskilde til at simulere stråling svarende til kosmiske stråler og solstråling på Mars.
Gennem dette simulerede miljø i handskerummet kan forskerne dybt udforske planters vækst- og udviklingsproces under strålingsmiljøet på Mars, herunder ændringer i spirehastighed og væksthastighed for planter under forskellige strålingsdoser, om der er unormale ændringer i plantemorfologi, og de dynamiske ændringer af genekspression fra mikroniveau. Optimere og screene plantesorter med stærk strålingsmodstand, og udføre dybdegående forskning i planters strålebeskyttelsesmekanismer, hvilket giver grundlag for at udvælge egnede planter til egentlig plantning på Mars og træffe effektive strålebeskyttelsesforanstaltninger.
I dag åbner den dybe integration af handskerum og automationsteknologi et nyt forskningskapitel. Automatiseringssystemet kan nøjagtigt og automatisk regulere forskellige miljøparametre inde i handskerummet, betjene den eksperimentelle proces inde i handskerummet uden manuel indgriben, hvilket i høj grad forbedrer kontinuiteten og nøjagtigheden af eksperimentet og reducerer fejl forårsaget af menneskelig drift.
I Mars-relateret forskning kan handskebokse også give mere effektiv og intelligent teknologisk support.
