「嫦娥」帯6種の生物の月面著陸なぜ綿花が先に発芽したのか？

人類初の月面での生物成長育成実験に成功し、綿花の種は人類が月に植えた最初の植物の若芽となった。

「嫦娥4號」生物科學普及試験負荷プロジェクトチームの発表によると、「嫦娥4號」が月の裏側に上陸した生物科學普及試験負荷の中で、綿花の種子が発芽に成功した。

月での生物成長試験はどのような困難に直面しているのだろうか。月面著陸の使命を果たした「謎の旅客」はどうやって選ばれたのだろうか。なぜ6種の生物の中で綿花が最初に発芽するのか。大衆の関心のある話題に対して、科學者たちは答えた。

注目1

どんな「ミステリー旅客」

嫦娥4號とともに月に登る？

重慶大學が先頭に立った嫦娥4號生物科學普及試験荷重には、綿花、小松菜、ジャガイモ、擬南マスタード、酵母、ショウジョウバエの6種類の生物が搭載されており、いずれも密封された生物科學普及試験荷重タンクに設置されている。

嫦娥4號はなぜこの6人の「旅客」を連れてきたのか。教育部深宇宙探査共同研究センター副主任、バイオ科學普及試験荷重総設計士、重慶大學先進技術研究院院長の謝更新教授によると、科學普及荷重の中のバイオスペースは1リットル未満で、容量と資源は非常に限られているため、生物種の選別は非常に重要だという。月面環境下で植物の種子が発芽したり幼蟲が成長したりする科學普及目標を実現するだけでなく、將來的に宇宙生物學研究をさらに展開するのにも有利である。

「搭載されている6種の生物は簡単に見えるが、私たちが數百回の実験で選んだ結果だ」と謝更新は紹介した。

今回搭載された生物種を選別するための最も重要な條件は「小柄」である。次に、月面の低重力、強い放射線、高溫差などの極端な條件の制限のため、動植物のエネルギーが高溫、凍結に耐え、しかも放射線と妨害に耐えられることを求めなければならない。だからチームは雲南省の深山から新疆の砂漠地區まで、極端な條件下で生存できる生物種を探し、百種類以上の植物を選んで実験、選別を行った。選択の過程で、カメ、ミツバチ、ミミズなどの種も考えたが、酸素消費量が多いなどの理由で斷念した。

最終的に私たちは食糧、綿、油など人類が生存に頼る最も基本的な需要の方向から、ジャガイモ、綿花、アブラナなどの種を選んだ。その中でジャガイモはよく知られている食べ物で、將來宇宙での主食になる可能性が高い。油菜は重要な油料作物として、宇宙食に不可欠な油料保障である。擬南マスタード、ショウジョウバエ、酵母は世界の科學者が生物を研究するモデル種であり、成長周期が短く、短時間で完全な生命過程を示すことができることから選ばれた。

6人の「謎の旅客」は、それぞれ生産者、分解者、消費者の役割を果たし、簡単なマイクロ生態系を形成している。

注目2

なぜ綿花が最初に芽を出すのか。

「それ自體が高溫発芽に適応している」

荷重タンクは月に上陸した初日の1月3日23時18分に電源を入れ、生物月面成長発育モードに入り始めた。

1月12日20時、嫦娥4號が月の裏側に上陸したバイオ科學普及試験の荷重タンクに伴い最後の試験寫真が送られ、タンク內に成長した綿花種子の若芽の成長が良好であることが明らかになった。

1月12日20時03分34秒地面に生物科學普及試験荷重停電指令が送信され、荷重は正常にシャットダウンした。生物科學普及試験荷重の內部は月夜溫度が-52℃の場合、攜帯された6種類の生物は今回の科學普及試験の使命を終え、冷凍狀態になる。

紹介によると、試験終了前まで、回送データから他の生物の生育狀況は観測されなかった。

綿花はなぜ最初に芽を出すのか。これについて、重慶大學生命科學學院の邱丹準教授は「綿花自體が高溫発芽に適応しており、綿花の栽培は夏であり、高溫を恐れない。綿花がまず発芽するのも予想される」と述べた。

謝更新氏は、種子が月に発芽するのは、月で生物成長試験を行う際の象徴的な出來事に違いないと述べた。植物の種を選ぶ際には、綿が高溫（30℃を超える）で発芽するのに適しているなど、発芽溫度を考慮します。小松菜、ジャガイモは20℃前後の低溫で発芽する。月面の具體的な溫度変化は分からないので、生物の多様性を考慮して、低溫と高溫で発芽する種を選んでみましょう。モニタリングにより、科學普及荷重タンクの體內は電源を入れた後、5、6日の30℃を維持したため、今回発芽したのは高溫発芽に適した綿花の種子であることが分かった。月に芽を出す任務を成功させた。

研究効果をさらに検証するために、研究チームは地上同期で1：1閉鎖環境と開放環境下の対照試験を行った。閉鎖環境試験は、同じ條件下で科學普及荷重と同期して注水し、全過程で科學普及荷重が戻ってくる溫度などのデータ環境と一致したまま、試験を行った。

1月12日現在、地面対照試験缶體內に綿花種子の萌芽が発見され、生長は良好で、若緑の葉が観察された。開放環境下の地上試験の狀況によると、アブラナ、綿花、ジャガイモの種はすでに芽を出しており、苗は茂って成長する傾向にある。

謝更新紹介、このプロジェクトの意義は、1つはみんなの探索精神と革新精神を奮い立たせること、第二に、現在収集されている大量の溫度、圧力などの実測データ、およびプロジェクトモデルは、人類が今後月基地を建設するために研究の基礎と経験を提供することができる。

注目3

種は月でどのように目覚めますか。

綿花の発芽は五つの難題を突破した

月の重力は地球の6分の1しかなく、晝夜で約300度の溫度差がある。地球からの種は発射場に2ヶ月滯在し、宇宙飛行には1ヶ月かかり、種は路上にどのように保存し、月に著いたらどのように目覚めますか。

今回の実験は生物の休眠、「旅路」の揺れ、放水制御、密封制御、月面採光の5つの難題を突破した。謝更新の紹介、長期-57℃の低溫微弱ガス漏れ現象に対して、構造分析、シール材料の性能最適化などの多種の方法を通じて解決した、科學普及荷重を-60℃から-80℃の溫度範囲內で安定した適切な生物生存溫度を維持するために、20回以上の熱方案の設計と最適化を通じて、最終的に半導體冷卻器、電気ヒータ、放熱フィン及び斷熱措置を結合する方式を確定し、科學普及荷重內部のインテリジェント化溫度制御を実現した。

月の光合成の狀況を知るために、缶に穴を開けて光ガイド管で日光を導入することで、缶內の生物に照射を受けさせた。そして、複數回の試験を通じて、カテーテルの方位と角度に対して特別な設計を行い、月塵による導光管の閉塞を回避した。

放水時間の制御について、プロジェクトは水倉室を設計して18ミリリットルの生物専用水を入れた水袋と電磁ポンプを攜帯し、水管口に新型溶剤で封口し、月に水を生物倉の表面に放出させ、生物の成長に水分を提供することを確保した。

謝更新氏によると、今回の実験では多くの貴重な最初のデータが得られ、プロジェクトチームは月の低重力、強い放射線、自然光照射條件下での動植物の成長発育狀態を研究することを通じて、人類が今後月基地を建設するために研究の基礎と経験を提供した。次のステップでは、プロジェクトチームは引き続き研究探索を行う。