Mars Vegetable Glove Box Environment Simulering: Nøkkelen til å låse opp Interstellar Farming

Mars Environmental Challenge: En stor hindring på veien for å plante grønnsaker

Mars, en planet som deler mange likheter med jorden, men som er helt annerledes, byr på en utfordring for planter å vokse i miljøet. Atmosfæren på Mars er tynn, med karbondioksid utgjør omtrent 95 %, nitrogen og argon står for henholdsvis omtrent 2,7 % og 1,6 %. Oksygeninnholdet er ekstremt lavt, bare ca. 0,13%, og vanndamp er ca. 0,01%. Dette står i sterk kontrast til det oksygenrike atmosfæriske miljøet på jorden, som ikke bidrar til normal respirasjon og fotosyntese hos planter. I tillegg inneholder marsjord stoffer som perklorater som kan være skadelige for plantevekst, og mangler essensielle næringsstoffer som nitrogen, fosfor og kalium for plantevekst. Dessuten mangler Mars effektiv beskyttelse mot jordas magnetfelt, og intensiteten av kosmiske stråler og solstråling er ekstremt høy. Disse strålingene kan skade plantens DNA og påvirke deres normale vekst og reproduksjon.

Hva kan hanskerommet gjøre i Mars Vegetable Challenge?

EN hanskeboks er en eksperimentell enhet med en forseglet struktur som kan skape et kontrollerbart atmosfæremiljø. Hva kan et hanskerom gjøre i møte med et så tøft miljø på Mars? Forskere kan bruke miljøsimuleringen av et hanskerom for å konstruere en 'Mars-miniatyrverden' på jorden.

I hanskerommet er det mulig å simulere gassmiljøet på Mars. Ved å fylle boksen med en høy andel karbondioksid for å oppnå en andel på ca 95 %, og justere innholdet av andre gasser som nitrogen og argon, simuleres atmosfæren på Mars å være tynn og ha en unik sammensetning. I tillegg kan fuktighetskontrollsystemet brukes til å regulere fuktigheten inne i boksen, og holde den på et ekstremt lavt nivå som ligner på luftfuktigheten på Mars. Dette simuleringsmiljøet lar forskere observere vekstresponsen til planter under forhold som ligner på gass og fuktighet fra mars, og studere toleransen og tilpasningsmekanismene til planter til lav luftfuktighet og høy karbondioksidkonsentrasjon.

Marsjord inneholder perklorater og unike mineralkomponenter, blant annet nitrogen, fosfor, kalium og andre næringsstoffer er relativt dårlige. Forskere kan forberede simulert jord på jorden med lignende sammensetning som marsjord, og deretter plassere den simulerte jorda i en hanskeboks for å studere veksten av planterøtter i dette spesielle jordmiljøet. De vil utforske hvordan man kan forbedre Mars-jord for å møte behovene til plantevekst, for eksempel å undersøke hva slags endringer som kan redusere toksisiteten til perklorater, supplere næringsstoffene som trengs av planter, og gjøre Mars-jord egnet for planteroting og vekst. Plassering av simulert jord i et hanskerom kan forhindre at den simulerte jorda blir eksponert for luften og påvirket av det atmosfæriske miljøet.

Hanskerommet kan utstyres med en spesialisert strålingskildeenhet for å simulere stråling som ligner kosmiske stråler og solstråling på Mars.

Gjennom dette simulerte miljøet i hanskerommet kan forskere dypt utforske vekst- og utviklingsprosessen til planter under strålingsmiljøet på Mars, inkludert endringer i spirehastighet og veksthastighet for planter under forskjellige strålingsdoser, om det er unormale endringer i plantemorfologi, og de dynamiske endringene i genuttrykk fra mikronivå. Optimalisere og skjerme plantesorter med sterk strålingsmotstand, og drive dyptgående forskning på planters strålebeskyttelsesmekanismer, gi grunnlag for å velge egnede planter for faktisk planting på Mars og iverksette effektive stråleverntiltak.

I dag åpner den dype integrasjonen av hanskebokser og automatiseringsteknologi et nytt forskningskapittel. Automatiseringssystemet kan nøyaktig og automatisk regulere ulike miljøparametere inne i hanskerommet, betjene den eksperimentelle prosessen inne i hanskerommet uten manuell inngripen, noe som i stor grad forbedrer kontinuiteten og nøyaktigheten til eksperimentet og reduserer feil forårsaket av menneskelig drift.