Các nhà khoa học Úc chuẩn bị thí nghiệm LEAF cho sứ mệnh Artemis III nhằm nghiên cứu sự phát triển của thực vật trên Mặt Trăng

Các nhà khoa học đến từ các trường đại học Úc, hợp tác trong Trung tâm Xuất sắc ARC về Thực vật cho Không gian (P4S), đang tiến hành những nghiên cứu then chốt nhằm đảm bảo khả năng trồng trọt bền vững cho các căn cứ trong tương lai trên Mặt Trăng và Sao Hỏa. Sáng kiến P4S, với sự tham gia của các tổ chức như NASA và Trung tâm Hàng không Vũ trụ Đức (DLR), đặt mục tiêu phát triển các hệ thống trồng cây hiệu suất cao, không chất thải, vốn là yếu tố sống còn cho hệ thống hỗ trợ sự sống ngoài Trái Đất.

Trung tâm Xuất sắc ARC về Thực vật cho Không gian (P4S), được điều phối bởi Đại học Adelaide, là một dự án liên ngành kéo dài bảy năm. Dự án này quy tụ các chuyên gia từ kỹ thuật hệ thống, sinh học thực vật, sinh học tổng hợp, hóa học thực phẩm, tâm lý học, luật pháp và giáo dục. Thí nghiệm trọng tâm mang tên LEAF (Lunar Effects on Agricultural Flora – Ảnh hưởng của Mặt Trăng lên Hệ thực vật Nông nghiệp) dự kiến sẽ được đưa lên tàu vũ trụ của sứ mệnh Artemis III của NASA. Theo thông tin cập nhật mới nhất, thời điểm phóng được ấn định không sớm hơn giữa năm 2027. Thí nghiệm này, còn được gọi là LEAF Beta, sẽ tập trung nghiên cứu sự phát triển của các loài như Brassica rapa (bao gồm các giống Wisconsin Fast Plants® đỏ-xanh), Wolffia (bèo tấm) và Arabidopsis thaliana trong điều kiện môi trường Mặt Trăng.

Trọng tâm chính của nghiên cứu là đánh giá tác động của trọng lực một phần (bằng một phần sáu trọng lực Trái Đất) và bức xạ vũ trụ lên sinh lý thực vật. Đây sẽ là phân tích toàn diện đầu tiên về các ảnh hưởng tổng thể của môi trường Mặt Trăng lên cơ thể thực vật. LEAF Beta sẽ sử dụng một buồng kín có bầu khí quyển được cách ly để bảo vệ cây trồng khỏi ánh nắng mặt trời gay gắt, bức xạ và môi trường chân không. Đồng thời, các cảm biến sẽ theo dõi quá trình quang hợp và phản ứng của cây đối với các yếu tố gây căng thẳng. Nghiên cứu này nhằm xác định mức độ các yếu tố gây căng thẳng sinh lý sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất quang hợp và giá trị dinh dưỡng, cũng như tìm ra những đặc điểm bộ gen nào mang lại khả năng phục hồi cho các loại cây trồng trong không gian.

Các nhà khoa học, bao gồm chuyên gia từ Đại học Adelaide và Đại học La Trobe, có kế hoạch thu thập dữ liệu về sự phát triển và hình thái học của thực vật. Sau đó, họ sẽ tiến hành phân tích di truyền và chuyển hóa mẫu vật sau khi chúng được đưa trở về Trái Đất. Giai đoạn này mang tính quyết định vì LEAF sẽ là sứ mệnh đầu tiên mang mẫu thực vật Mặt Trăng trở về để nghiên cứu chi tiết. Dự án này là một phần của nỗ lực rộng lớn hơn của P4S nhằm phát triển công nghệ phục vụ cho sự hiện diện lâu dài của con người trên Mặt Trăng và các chuyến bay trong tương lai tới Sao Hỏa. Hơn nữa, những tiến bộ này cũng được kỳ vọng sẽ góp phần nâng cao tính bền vững của sản xuất lương thực ngay trên Trái Đất.

Giáo sư Matthew Gilliham, Giám đốc P4S tại Đại học Adelaide, nhấn mạnh rằng những đột phá mà P4S mang lại sẽ cải thiện đáng kể hiệu suất của cây trồng, những cải tiến này hoàn toàn có thể áp dụng để giải quyết các vấn đề trên Trái Đất, chẳng hạn như hạn hán và đất bị nhiễm mặn. Tập đoàn P4S hiện bao gồm 38 tổ chức đối tác, trong đó có NASA, Cơ quan Vũ trụ Úc (ASA) và DLR. Đơn vị chịu trách nhiệm điều hành dự án LEAF là Space Lab Technologies, có trụ sở tại Boulder, Colorado. Việc lắp đặt thiết bị khoa học này dự kiến diễn ra tại khu vực cực Nam của Mặt Trăng, phù hợp với kế hoạch của NASA nhằm đưa con người trở lại bề mặt Mặt Trăng lần đầu tiên trong thế kỷ 21.