• Ackerbau auf dem Mond? Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben Pflanzen in "Monderde" kultiviert.
  • Das hat zwar funktioniert allerdings waren die Pflanzen gestresst und ihr Wuchs verkümmert.
  • Die Forschungsergebnisse sind dennoch von grosser Bedeutung.

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Diese Studie könnte in die Geschichte der Raumfahrt eingehen: Erstmals haben Forscherinnen und Forscher Pflanzen auf echtem Mondsubstrat angebaut. Das hatten Astronautinnen und Astronauten vom Erdbegleiter mitgebracht.

Systematisch wurde untersucht, ob künftig Ackerbau auf dem Himmelskörper möglich wäre. Zwar könnten Pflanzen grundsätzlich auf "Monderde" wachsen, berichtet das Team der University of Florida in Gainesville im Fachblatt "Communications Biology". Allerdings war ihr Wuchs verkümmert, und die Pflanzen zeigten starke Zeichen von Stress.

Pflanzenanbau auf dem Mond wäre wichtige Voraussetzung für Basis auf dem Himmelskörper

Für Urs Mall vom Göttinger Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung enthält die Studie "zweifellos interessante Beobachtungen". Allerdings seien noch viele Fragen offen, sagt der Mondexperte, der nicht an der Studie beteiligt war.

Der Anbau von Pflanzen auf dem Mond wäre gerade für das Artemis-Programm der Nasa interessant: Dabei will die US-Raumfahrtbehörde erstmals seit der Apollo-17-Mission von 1972 wieder Menschen zum Mond bringen und dort eine Basis errichten möglichst bis Ende des Jahrzehnts.

Pflanzen wären dabei entscheidend: Sie könnten nicht nur die Ernährung der Besatzung vereinfachen, sondern etwa auch Sauerstoff produzieren. "Man möchte einen abgeschlossenen Kreislauf, wo alles recycelt wird", erläutert Mall und verweist unter anderem auf das vom Menschen abgegebene Kohlendioxid (CO2). "Pflanzen würden in diesem Kreislauf eine wichtige Rolle spielen."

Erde auf dem Mond eignet sich nicht gut für Pflanzenanbau

"Artemis erfordert ein besseres Verständnis davon, wie Pflanzen im Weltraum wachsen", erläutert Co-Autor Rob Ferl. "Für künftige, grössere Weltraummissionen könnten wir den Mond als Drehkreuz oder Startrampe nutzen. Da ist es sinnvoll, den dort schon vorhandenen Boden zum Anbau von Pflanzen zu nutzen."

Die Forschenden prüften nun, ob dies auf dem lockeren Material auf dem Mond überhaupt möglich wäre. Dieser sogenannte Regolith entstand durch das intensive Bombardement des Mondes mit Meteoriten. Über die Jahrmillionen zertrümmerten die Einschläge Gestein und zerkleinerten es zu einer Art Sand, der die Oberfläche des Erdtrabanten teils meterhoch bedeckt. Der entscheidende Unterschied zu irdischen Böden: "Auf der Erde sind Böden biologisch beeinflusst", sagt Mall und verweist auf Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen. "Das fehlt auf dem Mond."

Für die Studie hatte das Team nur insgesamt etwa 12 Gramm Mondmaterial zur Verfügung, das die Apollo-Missionen 11, 12 und 17 von ihren jeweiligen Landeplätzen zur Erde mitgebracht hatten. Das Material wurde jeweils auf eine Korngrösse von unter einem Millimeter gesiebt, mit Steinwolle und einer wässrigen Nährstofflösung versehen und zu jeweils 0,9 Gramm in Minibehälter gegeben.

Pflanzenbau in Monderde
Rob Ferl und Anna-Lisa Paul haben die Pflanzen unter LED-Licht angepflanzt.

Auf das Substrat platzierten die Forscher dann Samen der Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana). Diese auch in Deutschland weit verbreitete Pflanze wird in der Biologie als Modellorganismus genutzt, unter anderem weil ihr Genom vollständig sequenziert ist.

Zunächst keimten sämtliche zwölf Samen. "Das hatten wir nicht vorhergesagt", sagt Erstautorin Anna-Lisa Paul. "Das zeigte uns, dass Mondböden die an der Pflanzenkeimung beteiligten Hormone und Signale nicht unterbrechen." Allerdings wurden sehr schnell Probleme sichtbar, die bei den Kontrollpflanzen in terrestrischem Substrat, das dem Mondmaterial ähnelte, nicht auftraten: Die Pflanzen wuchsen langsamer, blieben kleiner, verfärbten sich und variierten insgesamt sehr stark.

Belastende Bodenbedingungen für Pflanzen

Die Forschenden deuten diese Ergebnisse als Zeichen von Stress. Weitere Analysen ergaben, dass die Genaktivität jener von Pflanzen ähnelte, die mit ungünstigen Faktoren wie Salz, Metallen oder oxidativem Stress konfrontiert sind. "Daraus leiten wir ab, dass die Pflanzen die lunaren Bodenbedingungen als belastend empfanden", erklärt Paul.

Allerdings registrierte das Team auffällige Unterschiede zwischen den verschiedenen Mondsubstraten: Am schlechtesten wuchsen Pflanzen auf jenem Material, das die Apollo-Mission 11 zur Erde gebracht hatte. Der Mondregolith an dieser Landestelle ist – im Gegensatz zu den Arealen von Apollo 12 und Apollo 17 – älter und war damit länger der kosmischen Strahlung und dem Sonnenwind ausgesetzt. Diese Ströme geladener Teilchen prasseln stetig auf das Mondmaterial nieder und reichern es vor allem mit Wasserstoff- und Helium-Ionen an.

Pflanzenanbau in Monderde
Eine gezüchtete Pflanze wird während eines Versuchs in ein Gefäss eingesetzt, um eine eventuelle genetische Analyse durchzuführen.

Insgesamt könnten Pflanzen zwar durchaus auf "Monderde" wachsen – allerdings stelle diese grundsätzlich keine gute Wachstumsumgebung dar, so das Team. "Die Daten deuten darauf hin, dass älterer Regolith ein schlechteres Substrat für Pflanzenwachstum bietet als jüngerer Regolith", schreibt es. Am besten gediehen die Pflanzen demnach auf dem von Apollo 17 mitgebrachten Material.

Die Studie lasse viele Fragen offen, sagt Mall. Insbesondere bleibe unklar, welche Komponenten des Mondmaterials für die Probleme der Pflanzen verantwortlich waren. "Da können sehr viele Faktoren eine Rolle spielen", meint er. Auf diese Schwächen weisen auch die Autorinnen und Autoren selbst hin: Bevor man Mondregolith als lokale Ressource für Pflanzenbau nutze, müsse man dieses Material besser charakterisieren und optimieren. (sbi/dpa)

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