Гравитация: Это закон в этих частях. Но чтобы достичь звезд, людям, возможно, придется учиться жить вне закона.
«Гравитация – самая распространенная вещь на планете, и она всегда была там, – говорит Саймон Гилрой, профессор ботаники Университета Висконсин-Мэдисон. «Наземная биология эволюционировала с этой постоянной силой на заднем плане, и когда вы ее удаляете, все начинает происходить, о чем вы не обязательно думаете».
Неожиданности не приветствуются в космосе, особенно сюрпризы, которые прерывают подачу жизненного кислорода, воды и пищи.
Для поездок за пределы узкого огибающего вокруг Земли связь с этими поставками – по существу и по разрыву. Это требует слишком много ресурсов для доставки дополнительных блюд и воздуха, поскольку космонавты отклоняются дальше и дальше от дома.
«Единственная система поддержки жизни, которую мы знаем, которая действительно работает, действительно хорошо, это Земля, и она строится вокруг растений и микробов», – говорит Гилрой. «Это не на 100 процентов ясно, что это сработает, но долгосрочная цель – объединить эти инструменты в космические миссии: растения, чтобы вырастить вашу пищу и очистить воздух и воду; микробов в качестве системы обработки отходов ».
В марте Гилрой надеется внести небольшую часть знаний, которые могут поддержать такую жизнеобеспечивающую систему, отправив на Международную космическую станцию канистру с заводами. Как инженерные мутанты, так и неподдельные версии Arabidopsis, известные обычно как ушастый уши, и исследователи как «лабораторная крыса биологии растений», говорит Гилрой, совершают поездку, чтобы изучить влияние условий с низким содержанием кислорода на растения, гены.
Без притяжения силы тяжести корни растений будут иметь ту же проблему, что делает лавовую лампу намного менее забавной в космосе.
«Причина – плавучесть, – говорит Гилрой. «Тупой материал в лавовой лампе нагревается, расширяется и становится менее плотным. Плавучесть перемещает его в лампе, где она остывает и опускается. И все начинается.
Плавучесть зависит от относительных различий по объему и весу и обусловлена гравитацией. Без плавучести конвекция отсутствует, а на Земле конвекция помогает смешивать газы в атмосфере.
«Если бы вы просто лежали на спине на Международной космической станции, газы, которые вы выдыхали, – если бы не было других вещей, таких как поклонники, чтобы переместить воздух – просто сидели бы там вокруг вашей головы», – говорит Гилрой , «Вы задохнетесь, потому что нет никакого смешивания, чтобы заменить кислород, который вы используете».
Корни растений также используют кислород. Они сжигают его вместе с глюкозой, чтобы заставить энергию управлять растущим растением. Но небольшая часть конвекционных газосмесительных установок, которые рассчитываются на земной почве, не происходит в космосе, а доступный кислород истощается.
Для установки этот низкий уровень кислорода сродни тому, что происходит, когда соседняя река течет по берегам. Кукуруза в затопленном поле может выжить через несколько дней, но в конечном итоге вода заменит воздушные карманы в почве.
«Как и люди, растения задыхаются и умирают», – говорит Гилрой. «Растения могут расти в космосе, но может быть, они не очень хорошо растут. И одна из причин пытается справиться с этим истощением кислорода ».
Лаборатория Гилроу изучает, как растения справляются со стрессом, в том числе сигналы, которые клетки растений переходят друг в друга во время неприятностей – например, во время наводнения.
«Если я наводняю растение, через несколько секунд клетки на этом заводе будут посылать сигналы другим клеткам, говоря:« Нам нужно объединить наши действия, чтобы справиться с этим », – говорит Гилрой.
Лаборатория Гилрой отправит семена Арабидопсиса на Международную космическую станцию на борту капсулы SpaceX Dragon, которую планируется запустить в марте. Семена будут прорастать в космосе в небольшом контейнере под названием «Биологические исследования в канистре» (БРИК). После восьми дней роста в условиях без гравитации астронавты остановят развитие растений с дозой химического фиксатора и засунут весь БРИК в глубокую заморозку.
Весь замороженный БРИК вернется на тот же Драконье ремесло, которое он проехал, и будет передано целиком Гилрою, который затем будет относиться к нему так же, как его первенец.
«Как все, кто делал космические снимки, сказал нам: вы никогда не выпустите эти образцы с вашего зрения, как только они вернутся», – говорит Гилрой, эксперимент которого финансируется НАСА. «Они слишком ценны».
Arabidopsis, выращенный в лаборатории НАСА, которая имитирует условия космической станции (помимо отсутствия силы тяжести), будет сравниваться с космическими растениями для физических и генетических различий.
«Мы должны быть в состоянии сказать, что это отпечаток того, что выглядит с низким содержанием кислорода», – говорит Гилрой. «Мы сможем сказать, что эти растения в космосе выглядят как растения, которые выращивались на земле в этой низкой концентрации кислорода».
Это будет способствовать пониманию долгосрочного роста растений в космосе и поставит будущих космонавтов на волосы ближе к компании растительной жизни.
«Это та часть науки, в которой мы начинаем дразнить систему, начинаем понимать компоненты, которые мы можем использовать вместе, – говорит Гилрой.