Mars Vegetable Glove Box Miljösimulering: Nyckeln till att låsa upp Interstellar Farming

Mars Environmental Challenge: Ett stort hinder på vägen mot att plantera grönsaker

Mars, en planet som delar många likheter med jorden men är helt annorlunda, innebär en utmaning för växter att växa i sin miljö. Atmosfären på Mars är tunn, med koldioxid som står för cirka 95 %, kväve och argon står för cirka 2,7 % respektive 1,6 %. Syrehalten är extremt låg, endast cirka 0,13 %, och vattenånga är cirka 0,01 %. Detta står i skarp kontrast till den syrerika atmosfäriska miljön på jorden, som inte bidrar till normal andning och fotosyntes hos växter. Dessutom innehåller marsjord ämnen som perklorater som kan vara skadliga för växttillväxt, och saknar nödvändiga näringsämnen som kväve, fosfor och kalium för växttillväxt. Dessutom saknar Mars effektivt skydd från jordens magnetfält, och intensiteten av kosmiska strålar och solstrålning är extremt hög. Dessa strålningar kan skada växternas DNA, vilket påverkar deras normala tillväxt och reproduktion.

Vad kan handskfacket göra i Mars Vegetable Challenge?

A handskfacket är en experimentell enhet med en förseglad struktur som kan skapa en kontrollerbar atmosfär. Vad kan ett handskfack göra i en så tuff miljö på Mars? Forskare kan använda miljösimuleringen av ett handskfack för att konstruera en 'Mars miniatyrvärld' på jorden.

I handskfacket är det möjligt att simulera gasmiljön på Mars. Genom att fylla lådan med en hög andel koldioxid för att uppnå en andel på cirka 95 %, och justera halten av andra gaser som kväve och argon, simuleras atmosfären på Mars att vara tunn och ha en unik sammansättning. Dessutom kan fuktkontrollsystemet användas för att reglera luftfuktigheten inuti lådan och hålla den på en extremt låg nivå som liknar luftfuktigheten på Mars. Denna simuleringsmiljö gör det möjligt för forskare att observera växternas tillväxtsvar under förhållanden som liknar gas och luftfuktighet från mars, och studera växternas tolerans och anpassningsmekanismer till låg luftfuktighet och hög koldioxidkoncentration.

Marsjord innehåller perklorater och unika mineralkomponenter, bland vilka kväve, fosfor, kalium och andra näringsämnen är relativt dåliga. Forskare kan förbereda simulerad jord på jorden med liknande sammansättning som marsjord och sedan placera den simulerade jorden i ett handskfack för att studera tillväxten av växtrötter i denna speciella jordmiljö. De kommer att utforska hur man kan förbättra marsjord för att möta behoven av växttillväxt, till exempel att undersöka vilken typ av ändringar som kan minska toxiciteten hos perklorater, komplettera de näringsämnen som växter behöver och göra marsjorden lämplig för växtrotning och tillväxt. Att placera simulerad jord i ett handskfack kan förhindra att den simulerade jorden exponeras för luften och påverkas av den atmosfäriska miljön.

Handskfacket kan utrustas med en specialiserad strålningskälla för att simulera strålning som liknar kosmisk strålning och solstrålning på Mars.

Genom denna simulerade miljö i handskfacket kan forskare på djupet utforska tillväxt- och utvecklingsprocessen för växter under strålningsmiljön på Mars, inklusive förändringar av groningshastighet och tillväxthastighet för växter under olika strålningsdoser, om det finns onormala förändringar i växtmorfologi och de dynamiska förändringarna av genuttryck från mikronivå. Optimera och screena växtsorter med starkt strålningsmotstånd, och bedriva djupgående forskning om växters strålskyddsmekanismer, vilket ger underlag för att välja lämpliga växter för faktisk plantering på Mars och vidta effektiva strålskyddsåtgärder.

Nuförtiden öppnar den djupa integrationen av handskfack och automationsteknik ett nytt forskningskapitel. Automatiseringssystemet kan noggrant och automatiskt reglera olika miljöparametrar inuti handskfacket, driva den experimentella processen inuti handskfacket utan manuellt ingripande, vilket avsevärt förbättrar kontinuiteten och noggrannheten i experimentet och minskar fel orsakade av mänsklig drift.