Des chercheurs sont parvenus à faire pousser des pois chiches en simulant un sol lunaire et en l’enrichissant avec du vermicompost et des champignons symbiotiques. Les sols traités sont parvenus à faire pousser des plants qui ont produit des graines, même avec des teneurs allant jusqu’à 75 % de régolithe. Les champignons ont significativement aidé les jeunes plants à survivre, même dans des conditions difficiles. Ces résultats pourraient contribuer au développement de techniques de culture in situ pour de futures missions spatiales de longue durée.
Alors que les agences spatiales se lancent dans une course effrénée pour le retour de l’Homme sur la Lune et l’établissement d’une base habitée sur la Lune, il est essentiel de pouvoir produire des ressources sur place afin de faciliter l’installation des astronautes et de réduire les contraintes logistiques liées à l’approvisionnement permanent depuis la Terre. Pour cela, il faudrait par exemple pouvoir planter des cultures vivrières dans le régolithe lunaire.
Faire pousser des plantes dans du régolithe lunaire représente cependant un défi de taille, notamment en raison de la présence d’éléments toxiques (tels que les métaux lourds), de l’exposition aux rayonnements cosmiques et solaires, du manque de matières organiques essentielles à la croissance des végétaux et de l’absence de microbiome du sol, qui est également essentielle à la structuration et au recyclage de la matière organique.
Le régolithe lunaire contient néanmoins d’autres nutriments utiles pour les plantes tels que le phosphore, le potassium, le calcium et le magnésium. Il pourrait donc être possible d’y faire pousser des plantes en ajoutant les nutriments manquants et en introduisant des microorganismes de la rhizosphère (les parties du sol entourant les racines) susceptibles d’améliorer la solubilisation des nutriments déjà présents.
Des travaux antérieurs ont montré qu’il était possible de planter dans du sol lunaire (simulé) en améliorant sa fertilité, mais les plantes cultivées présentaient généralement des signes de stress tels qu’un retard de croissance et un jaunissement des feuilles. Des chercheurs de l’Université du Texas à Austin ont tenté l’expérience en cultivant des pois chiches dans du régolithe lunaire simulé, amélioré avec du vermicompost et des champignons.
« Ces recherches visent à comprendre la viabilité de la culture sur la Lune », explique la coauteure de l’étude, Sara Oliveira Santos, chercheuse postdoctorale émérite à l’Institut de géophysique de l’université, dans un communiqué. « Comment transformer ce régolithe en sol ? Quels mécanismes naturels peuvent engendrer cette conversion ? » Les résultats de l’étude ont été publiés le 5 mars dans la revue Scientific Reports.
Du régolithe enrichi avec du vermicompost et des champignons
Pour effectuer leur expérience, Santos et ses collègues ont utilisé un régolithe lunaire synthétique produit par Exolith Labs et dont la composition est très proche de la composition des échantillons rapportés par les missions Apollo.
Pour garantir un approvisionnement suffisant en eau aux racines des plants de pois chiche, les chercheurs ont mis au point un système d’irrigation par mèche de coton qui distribue l’eau passivement autour des racines. © Jessica AtkinLe vermicompost avec lequel il a été amélioré est un matériau riche en nutriments et produit par des vers de terre (Eisenia fetida) qui digèrent les déchets organiques. Il contient également une communauté microbienne diversifiée qui favorise la croissance des plantes. Lors des missions spatiales, les vers pourraient par exemple transformer des déchets organiques des astronautes tels que les restes alimentaires, les vêtements en coton ou les produits d’hygiène.
Avant d’être plantées, les graines de pois chiche (Cicer arietinum) de la variété Myles ont été enrobées de champignons mycorhiziens arbusculaires. Ces champignons vivent en symbiose avec les racines des plantes en les aidant à absorber des nutriments essentiels dans le sol, tout en réduisant la quantité de métaux lourds absorbés.
Les graines traitées ont ensuite été plantées dans différents mélanges de régolithe simulé et de vermicompost. Les chercheurs ont mesuré la quantité et le poids des graines de pois chiches produites, ainsi que la hauteur des plants et la masse de leurs racines afin d’évaluer l’efficacité de production.
Interactions entre le pois chiche (PC), les mycorhizes arbusculaires (CMA) et le vermicompost (VC) dans la rhizosphère. Le pois chiche possède une racine pivotante pouvant atteindre 30 cm de profondeur, avec des racines latérales ramifiées. Le système racinaire avec CMA (à gauche) accède à un plus grand volume du substrat, atteignant ainsi des nutriments et de l’eau autrement inaccessibles, tout en séquestrant les métaux lourds (ML). Le système racinaire sans CMA (à droite) présente une surface racinaire plus réduite, des racines plus courtes et moins de mécanismes de protection contre les ML. Le VC introduit des micro-organismes dans la rhizosphère et fournit les nutriments nécessaires au développement de la plante. © Atkin et al.Des plantes poussant dans du sol à 75 % de régolithe
Les chercheurs ont constaté que les plantes ne pouvaient fleurir et produire des graines qu’avec le régolithe amélioré à la fois avec le vermicompost et les champignons. Cependant, elles produisaient une quantité de graines significativement inférieure à celles plantées dans du terreau commercial pur. Elles pouvaient néanmoins pousser dans du sol contenant jusqu’à 75 % de régolithe et ne dépérissaient qu’à des concentrations plus élevées.
Les plantes issues de graines traitées avec les champignons survivaient plus longtemps que celles issues de graines non traitées, soulignant l’importance de ces organismes symbiotiques dans le maintien de la santé des plantes. Les plantes traitées présentaient également une masse sèche de parties aériennes et de racines significativement supérieure à celle des plantes non traitées, ce qui indique une meilleure croissance.
Ces observations indiquent en outre que les champignons pouvaient coloniser avec succès le régolithe lunaire simulé, suggérant qu’une seule introduction pourrait potentiellement contribuer au développement d’un véritable système agricole lunaire.
La prochaine étape de la recherche sera de déterminer si les graines produites sont propres à la consommation et si elles sont suffisamment nutritives pour les astronautes. En particulier, il sera essentiel de vérifier si les métaux lourds du régolithe ont bien été filtrés par les champignons et si les graines n’en contiennent pas encore des traces.
« Nous voulons évaluer leur potentiel en tant que source alimentaire », explique Jessica Atkin, première auteure de l’étude et doctorante au Département des sciences du sol et des cultures de l’Université Texas A&M. « Sont-elles saines ? Contiennent-elles les nutriments nécessaires aux astronautes ? Si elles ne sont pas comestibles, combien de générations faudra-t-il avant qu’elles le soient ? »
Source : Scientific Reports
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