과학자들은 달 토양에서 병아리콩을 성공적으로 재배하고 수확했습니다.

오스틴에 있는 텍사스 대학이 이끄는 과학 연구팀은 최근 달 표면의 물질을 시뮬레이션하는 "달 토양"에서 병아리콩을 성공적으로 재배하고 수확했다고 발표했으며, 이는 미래의 우주비행사가 달에서 현지에서 신선한 음식을 재배할 수 있는 중요한 실험 기반을 제공합니다. 관련 결과는 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)' 저널 3월 5일자에 게재됐다.

미국 항공우주국(NASA)이 아르테미스 2호 임무를 준비하고 인간이 달 표면으로 귀환하면서 장기 체류 기간 동안 '무엇을 먹을 것인가'가 현실적이고 시급한 문제가 됐다. 텍사스 대학 팀의 최신 연구는 다소 현실적인 후보 답을 제시합니다. 바로 병아리콩입니다. 연구자들은 특별히 준비된 시뮬레이션된 "달 토양"에서 병아리콩을 성공적으로 재배하고 수확했습니다. 또한 이 작물이 시뮬레이션된 달 토양 환경에서 완전히 재배된 것은 이번이 처음입니다.

텍사스대학교 잭슨 지구과학대학 지구물리학연구소(UTIG) 박사후 연구원이자 이번 연구의 주요 리더인 사라 산토스(Sara Santos)는 이번 연구의 핵심 목표는 달에서 작물 재배의 타당성을 밝히는 것이라고 말했다. 그녀는 달을 덮고 있는 느슨한 물질을 과학적으로 '달 토양'이라고 부르는데, 이는 지구의 토양과 전혀 다르다는 점을 지적했습니다. 식물이 생존하는 데 필요한 유기물이나 미생물 군집도 없습니다. 또한 식물의 성장을 방해할 수 있는 중금속을 함유하고 있지만, 작물에 필요한 미네랄 성분도 함유하고 있습니다.

실제 환경에 최대한 가까워지기 위해 팀은 Exolith Labs에서 준비한 시뮬레이션된 달 토양을 사용했습니다. 이 물질의 화학적, 물리적 특성은 아폴로 임무에서 가져온 달 샘플을 기반으로 했습니다. 그런 다음 연구원들은 시뮬레이션된 달 토양에 "지렁이 퇴비"를 추가했습니다. 이 물질은 유기 폐기물을 분해하는 붉은 벌레가 생성하는 고영양 물질입니다. 이는 주요 영양소와 복잡한 미생물 군집이 풍부하며 식물 성장 조건을 크게 개선할 수 있습니다. 미래의 실제 유인 임무에서 우주 비행사들은 음식 찌꺼기, 면 의류, 심지어 일부 일일 위생 제품과 같은 유기 폐기물을 유사한 퇴비로 전환하여 달 토양을 개선하는 데 사용할 수 있을 것으로 예상됩니다.

작물 선택 측면에서 팀은 식물 유형이 작고 스트레스 저항성이 강하며 공간과 자원이 매우 제한된 임무 환경에 재배하기에 적합하기 때문에 병아리콩의 "마일스" 품종을 선택했습니다. 시뮬레이션된 달 토양의 느슨한 구조와 열악한 수분 보유 능력 문제를 해결하기 위해 연구원들은 또한 극한의 기질 조건에서 뿌리 수분 공급이 유지되도록 보장하기 위해 물을 병아리콩 뿌리 영역으로 정확하게 운반하는 목화 수분 전도 코어를 기반으로 하는 관개 시스템을 개발했습니다.

특히, 과학자들은 파종하기 전에 의도적으로 병아리콩 씨앗을 수지상 균근균으로 코팅했습니다. 이러한 곰팡이는 식물 뿌리와 공생 관계를 맺을 수 있습니다. 한편으로는 식물이 영양분을 더 효과적으로 흡수하도록 돕습니다. 반면에 식물이 토양에서 흡수하는 중금속의 비율을 줄여 "독성 환경"의 압력을 완화합니다. 산토스 팀은 시뮬레이션된 달 토양과 지렁이퇴비의 다양한 혼합물을 혼합한 후 식재 테스트를 수행했습니다. 결과는 달 토양이 최대 75%를 차지하는 기질에서 병아리콩이 여전히 정상적으로 자라고 수확할 수 있다는 것을 보여주었습니다. 그러나 달의 토양 비율이 계속 증가하면 식물은 크게 약해지기 시작하고 심지어 일찍 죽기도 합니다. 스트레스가 심한 조건에서도 곰팡이 처리 식물은 처리되지 않은 식물보다 훨씬 더 오래 생존했으며, 이는 이러한 극한 농업 시스템에서 균근 곰팡이의 핵심 역할을 강조합니다.

연구원들은 또한 이러한 곰팡이가 시뮬레이션된 달 토양 환경에 성공적으로 정착할 수 있을 뿐만 아니라 오랫동안 이를 유지할 수 있다는 것을 발견했습니다. 이는 미래의 달 재배 시스템에서 곰팡이가 계속 기능하기 위해 처음으로 도입되어야 할 수도 있음을 의미합니다. 그러나 성공적인 수확이 중요한 이정표이기는 하지만, 병아리콩을 먹어도 안전한지 여부는 여전히 추가 검증이 필요합니다. 논문의 제1저자이자 텍사스 A&M 대학교 토양 및 작물 과학과 박사 과정 학생인 Jessica Atkin은 다음 단계는 수확된 병아리콩에 대한 체계적인 분석을 수행하여 잠재적으로 유해한 금속이 풍부한지 평가하고 영양 성분을 결정하는 것이라고 말했습니다. 그녀는 잠재적인 응용 분야에 대해 일련의 질문을 했습니다. 이 병아리콩이 우주 비행사 음식에 적합한가요? 영양분은 충분한가요? 처음부터 충분히 안전하지 않다면 몇 세대에 걸쳐 번식하고 환경 규제를 거쳐야 표준에 도달할 수 있을까요?

이 연구는 처음에 Santos와 Atkin의 자체 자금 지원으로 시작되었으며 NASA의 FINESST 프로젝트의 자금 지원으로 계속 확장되었습니다. 인간의 심우주 탐사 임무가 점차 단기 실험에서 장기 체류로 옮겨가면서 극한 환경에서의 '현장 농업' 탐구는 공상과학 개념에서 실제 실험실로 전환되고 있으며, '달 토양'에 성공적으로 심은 병아리콩은 이 과정의 최신 샘플이다.