Simulation de l’environnement de la boîte à gants végétale sur Mars : la clé pour débloquer l’agriculture interstellaire

Mars Environmental Challenge : un obstacle majeur sur le chemin de la plantation de légumes

Mars, une planète qui partage de nombreuses similitudes avec la Terre mais qui est complètement différente, présente un défi pour la croissance des plantes dans son environnement. L'atmosphère de Mars est mince, le dioxyde de carbone représentant environ 95 %, l'azote et l'argon représentant respectivement environ 2,7 % et 1,6 %. La teneur en oxygène est extrêmement faible, seulement environ 0,13 %, et la vapeur d'eau est d'environ 0,01 %. Cela contraste fortement avec l’environnement atmosphérique riche en oxygène sur Terre, qui n’est pas propice à la respiration et à la photosynthèse normales des plantes. De plus, le sol martien contient des substances telles que les perchlorates qui peuvent être nocives pour la croissance des plantes et manque de nutriments essentiels tels que l'azote, le phosphore et le potassium pour la croissance des plantes. De plus, Mars ne dispose pas d'une protection efficace contre le champ magnétique terrestre et l'intensité des rayons cosmiques et du rayonnement solaire est extrêmement élevée. Ces radiations peuvent endommager l’ADN des plantes, affectant ainsi leur croissance et leur reproduction normales.

Que peut faire la boîte à gants dans le Mars Vegetal Challenge ?

UN la boîte à gants est un dispositif expérimental doté d'une structure scellée qui peut créer un environnement atmosphérique contrôlable. Que peut faire une boîte à gants face à un environnement aussi rude sur Mars ? Les scientifiques peuvent utiliser la simulation environnementale d'une boîte à gants pour construire un « monde miniature de Mars » sur Terre.

Dans la boîte à gants, il est possible de simuler l’environnement gazeux de Mars. En remplissant la boîte avec une forte proportion de dioxyde de carbone pour atteindre une proportion d'environ 95 %, et en ajustant la teneur d'autres gaz tels que l'azote et l'argon, l'atmosphère de Mars est simulée pour être mince et avoir une composition unique. De plus, le système de contrôle de l’humidité peut être utilisé pour réguler l’humidité à l’intérieur de la boîte, la maintenant à un niveau extrêmement bas, similaire à l’humidité atmosphérique sur Mars. Cet environnement de simulation permet aux chercheurs d'observer la réponse de croissance des plantes dans des conditions similaires à celles du gaz et de l'humidité martiens, et d'étudier les mécanismes de tolérance et d'adaptation des plantes à une faible humidité et à une concentration élevée de dioxyde de carbone.

Le sol martien contient des perchlorates et des composants minéraux uniques, parmi lesquels l'azote, le phosphore, le potassium et d'autres nutriments sont relativement pauvres. Les scientifiques peuvent préparer un sol simulé sur Terre avec une composition similaire à celle du sol martien, puis placer le sol simulé dans une boîte à gants pour étudier la croissance des racines des plantes dans cet environnement pédologique particulier. Ils exploreront comment améliorer le sol martien pour répondre aux besoins de croissance des plantes, par exemple en recherchant quels types d'amendements peuvent réduire la toxicité des perchlorates, compléter les nutriments nécessaires aux plantes et rendre le sol martien adapté à l'enracinement et à la croissance des plantes. Placer un sol simulé dans une boîte à gants peut empêcher le sol simulé d'être exposé à l'air et affecté par l'environnement atmosphérique.

La boîte à gants peut être équipée d’un dispositif de source de rayonnement spécialisé pour simuler un rayonnement similaire aux rayons cosmiques et au rayonnement solaire sur Mars.

Grâce à cet environnement simulé dans la boîte à gants, les chercheurs peuvent explorer en profondeur le processus de croissance et de développement des plantes sous l'environnement de rayonnement sur Mars, y compris les changements du taux de germination et de la vitesse de croissance des plantes sous différentes doses de rayonnement, s'il y a des changements anormaux dans la morphologie des plantes et les changements dynamiques de l'expression des gènes au niveau micro. Optimiser et sélectionner les variétés végétales présentant une forte résistance aux radiations et mener des recherches approfondies sur les mécanismes de radioprotection des plantes, fournissant une base pour sélectionner des plantes appropriées pour une plantation réelle sur Mars et prendre des mesures efficaces de radioprotection.

Aujourd’hui, l’intégration profonde des boîtes à gants et de la technologie d’automatisation ouvre un nouveau chapitre de recherche. Le système d'automatisation peut réguler avec précision et automatiquement divers paramètres environnementaux à l'intérieur de la boîte à gants, faire fonctionner le processus expérimental à l'intérieur de la boîte à gants sans intervention manuelle, ce qui améliore considérablement la continuité et la précision de l'expérience et réduit les erreurs causées par l'opération humaine.