中国が月で最初の苗木を発芽させた方法

今年初め、およそ 238,900 マイル離れた月の神秘的な裏側で、2 枚の繊細な緑の葉が開きました。中国の嫦娥 4 号着陸船の生物圏の腹部に収容されたこの発芽した綿花は、農業では初めてのものです。月で発芽した苗木は他にありません。この生物はわずか 2 週間で凍死しましたが、新たに作成された 3D 再構築により、科学者は植物の短い生涯について考え続けることができます。

2019年1月3日、中国の月探査計画の3段階のうち2番目となる嫦娥4号着陸船が、月の裏側に着陸した初の宇宙船となった。月は潮汐固定されているため（地球には常に球面の片面しか見せない）、月の裏側はほぼ未踏の表面となっている。また、太陽系最大の衝突盆地の1つがある場所でもある。深さ8マイルの南極エイトケン盆地は直径1,553マイルあり、大量の水氷があることから科学的にも興味深い場所であり、嫦娥が着陸して探査するのに最適な場所となっている。

銀河間の電波を調査し、岩だらけの地形を地図に描くことに加え、着陸機は綿花、ジャガイモ、シロイヌナズナの種子、ショウジョウバエの卵、酵母菌株の5種類の生物を月面に持ち込んだ。国際宇宙ステーションではこれまで、キャベツやマスタードの仲間であるシロイヌナズナなど、さまざまな植物が発芽してきた。しかし月面では、気候制御された安全な生物圏の範囲内であっても、綿花だけが繁茂していた。

「綿花だけが発芽した理由を知るのは難しい。気温の高低、十分な水分の補給、相対湿度など、さまざまな要因が考えられます」と、宇宙農業で25年以上の経験を持つ元NASA科学者のゲイリー・スタッテ氏は言う。「宇宙では、うまくいくことよりもうまくいかないことの方がずっと多いのです」

宇宙探査をさらに進めたいなら、過酷な地球外の環境で植物を育てる方法を学ぶことは不可欠です。火星やそれ以降の長い旅では、植物は宇宙飛行士に新鮮な食料を提供する以上の役割を果たします。植物の光合成は、空気中の有毒な二酸化炭素を除去し、酸素と置き換えるのに使用できます。また、植物は蒸散によって水を浄化することもできます。蒸散とは、根から吸収された水分が葉から蒸発し、空気を濾過された水分で満たすプロセスで、捕らえて使用できます。作物は、宇宙に生物を追加するという性質上、宇宙飛行士をより幸せにし、孤独感を軽減する役割さえ果たす可能性があります。

こうした恩恵を得ようと、重慶大学先端技術研究所は、地球のような環境を再現する 5.7 ポンドの生物圏容器を設計した。容器内の圧力は 1 気圧 (海面とほぼ同じ) に保たれ、地球上の科学者が水やりのスケジュールを遠隔操作した。しかし、植物は地球とまったく同じ快適さを享受できるわけではない。高レベルの宇宙放射線や低レベルの重力など、別世界の障害と闘わなければならなかったのだ。

宇宙放射線は、原子が宇宙を加速しながら移動する際に電子が剥ぎ取られることで生成される。放射線被曝の影響はまだ不明だが、科学者はそれが人間の細胞にダメージを与え、ガンや白内障などの健康問題を引き起こすことを知っている。綿の植物は微小重力も経験した。月の引力は地球の6分の1なので、苗は比較的無重力だった。科学者は植物を安定させるために土の上にプラスチックのケージのような構造物を置いたが、地球の重力下で繁栄するように進化した種は、その重さがなければ奇妙な成長をするのは当然だ。

綿花は、地球の約 14 日に相当する月の 1 日を過ぎると、異星の環境に屈した。その名前に反して、月の裏側は実際には暗いわけではない。むしろ、2 週間の太陽の期間の後に同じ期間の暗闇が続く。月面の日中の気温は華氏 200 度前後だが、日暮れには華氏 -310 度まで下がる。適切な断熱材がなければ、先駆的な新芽は凍死した。しかし、その短命な成功は、生物が宇宙のような環境で繁栄するために必要な環境制御が不可欠であることを浮き彫りにしている。また、宇宙探査と移住に対する最近の国際的な関心を示している。

2020年代初めに予定されている中国の月探査ミッション「嫦娥6号」は、国内外からの提案を受け付けている。綿花栽培の成功を受けて、世界中の多くの宇宙機関が重慶大学との協力を模索している。

「月や火星の探査と植民地化は、もはや米国だけの独自の事業ではありません」とスタッテ氏は言う。「必然的に、宇宙探査は国際的な取り組みになります。これは今や人類の決定事項であり、これらのミッションのそれぞれが、可能性についての私たちの理解に少しずつ知識を加えてくれます。」