Mars Groentenhandschoenenkastje Omgevingssimulatie: de sleutel tot het ontsluiten van interstellaire landbouw

Mars Environmental Challenge: een groot obstakel op de weg naar het planten van groenten

Mars, een planeet die veel overeenkomsten vertoont met de aarde maar totaal anders is, vormt een uitdaging voor planten om in zijn omgeving te groeien. De atmosfeer van Mars is dun, waarbij kooldioxide ongeveer 95% voor zijn rekening neemt, stikstof en argon respectievelijk ongeveer 2,7% en 1,6%. Het zuurstofgehalte is extreem laag, slechts ongeveer 0,13%, en de waterdamp is ongeveer 0,01%. Dit staat in schril contrast met de zuurstofrijke atmosferische omgeving op aarde, die niet bevorderlijk is voor de normale ademhaling en fotosynthese van planten. Bovendien bevat de bodem van Mars stoffen zoals perchloraten die schadelijk kunnen zijn voor de plantengroei, en ontbreekt het aan essentiële voedingsstoffen zoals stikstof, fosfor en kalium voor de plantengroei. Bovendien ontbeert Mars effectieve bescherming tegen het magnetische veld van de aarde en is de intensiteit van kosmische straling en zonnestraling extreem hoog. Deze stralingen kunnen het DNA van planten beschadigen en hun normale groei en voortplanting beïnvloeden.

Wat kan het handschoenenkastje doen in de Mars Groente Challenge?

A handschoenenkastje is een experimenteel apparaat met een afgedichte structuur dat een beheersbare atmosfeeromgeving kan creëren. Wat kan een handschoenenkastje doen in zo’n barre omgeving op Mars? Wetenschappers kunnen de omgevingssimulatie van een handschoenenkastje gebruiken om een ​​'Mars-miniatuurwereld' op aarde te construeren.

In het handschoenenkastje is het mogelijk om de gasomgeving van Mars te simuleren. Door de doos te vullen met een hoog aandeel koolstofdioxide, zodat een aandeel van ongeveer 95% wordt bereikt, en door het gehalte aan andere gassen zoals stikstof en argon aan te passen, wordt de atmosfeer op Mars gesimuleerd als dun en heeft deze een unieke samenstelling. Bovendien kan het vochtigheidscontrolesysteem worden gebruikt om de luchtvochtigheid in de box te regelen, waardoor deze op een extreem laag niveau blijft, vergelijkbaar met de luchtvochtigheid op Mars. Deze simulatieomgeving stelt onderzoekers in staat de groeireactie van planten te observeren onder omstandigheden die vergelijkbaar zijn met het gas en de vochtigheid van Mars, en de tolerantie- en aanpassingsmechanismen van planten aan lage luchtvochtigheid en hoge kooldioxideconcentratie te bestuderen.

De bodem van Mars bevat perchloraten en unieke minerale componenten, waaronder stikstof, fosfor, kalium en andere voedingsstoffen die relatief arm zijn. Wetenschappers kunnen gesimuleerde grond op aarde voorbereiden met een vergelijkbare samenstelling als de bodem van Mars, en vervolgens de gesimuleerde grond in een handschoenenkastje plaatsen om de groei van plantenwortels in deze speciale bodemomgeving te bestuderen. Ze zullen onderzoeken hoe de bodem van Mars kan worden verbeterd om aan de behoeften van de plantengroei te voldoen, zoals onderzoeken wat voor soort wijzigingen de toxiciteit van perchloraten kunnen verminderen, de voedingsstoffen kunnen aanvullen die planten nodig hebben, en de bodem van Mars geschikt kunnen maken voor het wortelen en groeien van planten. Door gesimuleerde grond in een handschoenenkast te plaatsen, kan worden voorkomen dat de gesimuleerde grond wordt blootgesteld aan de lucht en wordt beïnvloed door de atmosferische omgeving.

Het handschoenenkastje kan worden uitgerust met een gespecialiseerd stralingsbronapparaat om straling te simuleren die vergelijkbaar is met kosmische straling en zonnestraling op Mars.

Via deze gesimuleerde omgeving in het handschoenenkastje kunnen onderzoekers het groei- en ontwikkelingsproces van planten onder de stralingsomgeving op Mars diepgaand onderzoeken, inclusief de veranderingen in de kiemkracht en groeisnelheid van planten onder verschillende stralingsdoses, of er abnormale veranderingen zijn in de plantenmorfologie, en de dynamische veranderingen van genexpressie op microniveau. Optimaliseer en screen plantenvariëteiten met een sterke stralingsresistentie, en voer diepgaand onderzoek uit naar de stralingsbeschermingsmechanismen van planten, wat een basis vormt voor het selecteren van geschikte planten voor daadwerkelijke aanplanting op Mars en het nemen van effectieve stralingsbeschermingsmaatregelen.

Tegenwoordig opent de diepe integratie van handschoenenkastjes en automatiseringstechnologie een nieuw hoofdstuk van onderzoek. Het automatiseringssysteem kan verschillende omgevingsparameters in het handschoenenkastje nauwkeurig en automatisch regelen, het experimentele proces in het handschoenenkastje uitvoeren zonder handmatige tussenkomst, wat de continuïteit en nauwkeurigheid van het experiment aanzienlijk verbetert en fouten veroorzaakt door menselijke handelingen vemblage=van knoopcellen in een R&D-laboratorium omvat doorgaans het hanteren, wegen, stapelen en krimpen van kleine batches. Stabiliteit en flexibiliteit zijn de sleutelwoorden. Een handschoenenkastje met één station, sterke zuivering en stabiele zuurstof- en vochtregulering kan voldoende zijn.