地球上最小的開花植物正在實驗室挑戰超重力
研究人員正在超重力條件下測試最小的開花植物- 水粉,以評估其作為宇航員食物來源和氧氣生產者的潛力。他們的發現可能會對太空農業產生重大影響。地球上最小的開花植物將來可能成為太空人的營養食品,以及高效的氧氣來源。
泰國瑪希隆大學的一個小組透過歐空局-聯合國宇宙航行科學組織HyperGES 計劃,使用歐空局的大直徑離心機拍攝的超重力曝光後直徑約為1 毫米的水草共焦激光掃描顯微鏡圖像。此影像由歐空局鄰近材料和電子元件實驗室所擷取。HyperGES 是歐空局和聯合國外層空間事務處(UNOOSA)發起的”人人享有太空”計劃的一部分。圖片來源:ESA-G
為了測試它們是否適合太空,泰國瑪希隆大學的一個小組在歐空局的大直徑離心機上對漂浮的水粉團(單個只有針頭大小)進行了20倍於正常地球重力的測試。
大直徑離心機位於歐空局位於荷蘭的ESTEC技術中心,是一個直徑8公尺的四臂離心機,研究人員可以在20倍地球重力的超重力範圍內進行為期數週或數月的研究。
人類手指上的水粉。每一個小於1 毫米的斑點都是一株獨立的植物。圖片來源:Christian Fischer, CC BY-SA 3.0
離心機的最快轉速為每分鐘67轉,沿著離心機臂不同位置放置的六個吊籃重達130公斤,每個吊籃可容納80公斤的負荷。
水粉是地球上最小的開花植物,甚至比人們更熟悉的浮萍還要小。與浮萍一樣,水粉也是一種水生植物,漂浮在泰國和亞洲的水體之上。
歐空局的大直徑離心機是一個直徑為8 公尺的四臂離心機,它能讓研究人員在高達20 倍地球重力的超重力範圍內進行為期數週或數月的研究。圖片來源:歐空局
瑪希隆大學團隊負責人塔蓬-圖裡亞南達(Tatpong Tulyananda)解釋說:”我們之所以對水粉感興趣,是因為我們想模擬植物如何應對重力水平的變化。因為水草沒有任何根、莖或葉,它基本上只是一個漂浮在水體上的球體。這意味著我們可以直接關注重力變化對其生長和發育的影響。”
“此外,它還能透過光合作用產生大量氧氣。水粉也是一種很好的蛋白質來源,在我國已經食用了很長時間–與煎蛋一起煮湯,或作為沙拉的一部分食用。吃水粉時,100%的植物體都會被消耗,因此它在太空農業方面大有可為。”
水粉樣本被放入裝有模擬自然陽光的LED 的盒子中。然後將這些盒子放在離心機吊籃中,讓其在負載20克的轉速下生長。圖片來源:ESA-J. van Loon
到目前為止,研究團隊一直在使用迴轉器研究水粉,這種迴轉器會不斷改變重力向量相對於樣本的方向,以模擬微重力條件。
“到目前為止,我們發現植物在1g 和模擬微重力條件下的生長幾乎沒有差別,但我們希望擴大觀察範圍,以了解植物在整個重力環境範圍內的反應和適應情況。水粉的另一個優點是它是一種壽命很短的植物,因此我們可以在五到十天內研究它的整個生命週期。”
泰國研究人員正在研究極端重力條件下的水粉,以確定其在太空農業和氧氣方面的可行性。資料來源:瑪希隆大學-T. Tulyananda
水粉樣本被放入裝有模擬自然陽光的LED 的盒子中。然後將這些盒子放在離心機吊籃中,讓它們在20克的轉速下生長。
Tatpong 補充說:”兩週的實驗讓我們獲得了兩代水粉的總體情況。我們接下來要做的是直接檢查植物,然後將提取物製成固體顆粒狀,帶回家進行研究。然後,我們可以對這些樣本進行詳細的化學分析,以深入了解水粉的超重力反應的廣泛範圍。”
水粉經過超重力研究後,瑪希隆大學團隊直接檢查,然後將萃取物製成固體顆粒狀,帶回研究。資料來源:瑪希朵大學-T. Tulyananda
在使用LDC的同時,該小組還充分利用了歐空局的生命支持與物理科學儀器實驗室設施以及鄰近的材料與電子元件實驗室,準備他們的實驗並最終完成樣品帶回家。
玻利維亞聖巴勃羅天主教大學(Universidad Católica Boliviana ‘San Pablo’)的全女性團隊下一步將使用LDC,計劃測試超重力如何促進人體紅血球破裂。