Könnte eine Pflanze so konstruiert werden, dass sie im Vakuum lebt?

Es gibt einen Orion's Arm-Artikel darüber, der die verschiedenen Herausforderungen auflistet, denen Pflanzen im Vakuum gegenüberstehen, und die Wege, wie diese hypothetisch gelöst werden könnten. Es ist nicht vollständig und ich habe einige meiner eigenen Kommentare hinzugefügt:

• Extreme Temperaturen, heiß und kalt. Diese könnten durch variable Albedo (die Pflanze kann ihr Reflexionsvermögen ändern, sodass sie tagsüber mehr Licht reflektiert), hohe thermische Masse (eine größere Pflanze erwärmt sich und kühlt langsamer ab), geothermischer Wärmeaustausch (die oberirdischen Teile von die Pflanze wird auf konstanter Temperatur gehalten, indem Saft aus den unterirdischen Teilen zirkuliert, da die Temperatur unter der Erde stabiler ist) und Frosttoleranz (die Pflanze kann das Einfrieren in der kalten Nacht überleben und am Morgen auftauen).
• Mangel an flüssigem Wasser; Wasser kann nicht einmal als Flüssigkeit im Vakuum existieren , aber Wasser ist für Pflanzen lebensnotwendig. Wasser müsste in vakuumstabiler Form bereitgestellt werden, wie z. B. hydratisierte Mineralien ( einige echte Pflanzen können Wasser aus Mineralien verwenden ) oder Eis unter einer isolierenden Erdschicht.
• Keine CO2- oder O2-Aufnahme aus der Atmosphäre, da keine Atmosphäre vorhanden ist. Pflanzen brauchen CO2 für die Photosynthese und O2 für die Atmung . Der Artikel Orion's Arm gibt dafür keine Lösungen. Vermutlich müsste eine Pflanze im Vakuum diese Substanzen irgendwie aus dem Boden gewinnen, in dem sie gewachsen ist. Eine weitere Folge davon ist, dass Pflanzen keine Spaltöffnungen mehr benötigen , da Spaltöffnungen zum Austausch von Gasen mit der Atmosphäre verwendet werden.
• Kein Wind oder Tiere zur Unterstützung der Bestäubung und Samenverbreitung. Ohne diese müssten Pflanzen ihre Pollen und Samen gasförmig oder mechanisch verbreiten oder sich vegetativ vermehren (z. B. durch das Aussenden von Ausläufern).
• Erhöhte Strahlung, da es keine Ozonschicht gibt, um UV zu stoppen, und keine Atmosphäre oder Magnetosphäre, um Partikelstrahlung zu stoppen. Der Artikel erwähnt dies nicht wirklich, aber eine Vakuumpflanze würde eine hohe Strahlenresistenz benötigen , um zu überleben, zu wachsen und sich zu vermehren.

Eine Sache, die man mitnehmen sollte, ist, dass der Großteil der Biomasse einer Vakuumanlage wahrscheinlich unterirdisch sein wird, wo sie vor diesen Herausforderungen relativ sicher ist. Die einzigen oberirdischen Teile wären die Blätter und möglicherweise die Fortpflanzungsorgane.

Pflanzen, die Photosynthese betreiben, benötigen Kohlendioxid zum Wachsen . Der Stoffwechsel von Pflanzen wandelt CO2 durch Photosynthese in Kohlenstoff und Sauerstoff um. Der Kohlenstoff ist das Hauptelement, aus dem eine Pflanze besteht. Ohne eine Kohlendioxidatmosphäre kann eine Pflanze nicht wachsen.

Möglicherweise können Sie Pilze jedoch im Vakuum züchten. Pilze betreiben keine Photosynthese. Stattdessen nehmen sie organische Verbindungen auf, die Bestandteil anderer Pflanzen oder Tiere sind oder waren. Das bedeutet, dass sie technisch gesehen keine Atmosphäre benötigen. Sie müssen jedoch eine Nährstoffquelle bereitstellen. Glücklicherweise sind Pilze überraschend vielseitig. Laut Wikipedia:

Pilze haben ein hohes Maß an metabolischer Vielseitigkeit entwickelt, die es ihnen ermöglicht, eine Vielzahl von organischen Substraten für das Wachstum zu verwenden, einschließlich einfacher Verbindungen wie Nitrat, Ammoniak, Acetat oder Ethanol.

Viele dieser einfachen Verbindungen wurden in Nebeln nachgewiesen, daher ist es nicht weit hergeholt, eine natürliche Quelle für sie im Weltraum zu finden.

Ich bin kein Biologe, aber ich bezweifle, dass Sie auf der Erde eine Pilzart finden werden, die gut im Vakuum wächst, weil sich ihre Zellen so entwickelt haben, dass sie innerhalb von 100 kPa Atmosphärendruck stabil sind. Aber Sie können möglicherweise eine durch Gentechnik oder, wenn Sie Zeit haben, durch künstliche Selektion erzeugen (Kulturen anlegen, Druck verringern, bis die meisten von ihnen sterben, warten, bis sie nachwachsen, Druck weiter verringern).

1.: Du brauchst Wasser - Fun Fact. Die ersten "Pflanzen" auf der Erde begannen in der Atmosphäre ohne Sauerstoff. Aber ohne Wasser (Mondboden) wären Sie selbst mit dem cleversten Design aller Zeiten nicht in der Lage.

2.: Sie brauchen Mineralien - Sie können mit Mikroben weggehen, aber die Pflanze muss sich von etwas ernähren. So bauen wir das meiste Gemüse für die Massenproduktion an: Hydroponisches Pflanzen in Wasser, das mit allen Mineralien angereichert ist, die Pflanzen brauchen. Auch hier reicht Wasser allein nicht aus. Wasser mit Mineralien könnte ein GO sein, aber:

3.: Sie brauchen eine stabile Umgebung. Obwohl man durch geschicktes DNA-Design einer solchen Pflanze eine Belastung vermeiden könnte, hat man auf der Erde einen Temperaturbereich von -80 Grad Celsius bis +50 Grad Celsius. Ich glaube, dass man auf der Mondoberfläche extremere Reichweiten erreichen kann.

Lange Rede kurzer Sinn: Es ist ein technisches Problem:

Sie benötigen eine Pflanze mit einem Design, das ihre eigene Mikroatmosphäre behält (kugelähnliches Design, in dem die Pflanze in einer solchen Kugel atmen würde).

Du brauchst eine Pflanze, die in der Lage ist, extreme Temperaturen in beide Richtungen zu überstehen. Grundsätzlich Taigaholz gemischt mit Wüstenkaktus.

Und als Bonus sollte eine solche Pflanze mit so wenig Wasser wie möglich überleben (mehr Kaktus-Design als sibirisches Taiga-Holz)

In einem Sci-Fi-Setup mit wirklich entwickeltem DNA-Engineering könnte man eine solche Idee meiner Meinung nach weitergeben. Aber in Wirklichkeit denke ich, dass Sie bei einer extremen Einrichtung der Umgebung abstürzen würden.

Eine Pflanze wie Bambus? Sehr unwahrscheinlich, aber wenn wir klein werden, könnten Sie es schaffen. Flechten und Moos könnten für so etwas bestimmt sein. Ich weiß, dass Flechten keine „Pflanze“ sind, aber Algen produzieren Chlorophyll.

Dinge, die den Boden umarmen, hätten bessere Überlebenschancen, schau dir nur an, ob Flechten hier auf der Erde zu finden sind, sie können an einigen sehr unwirtlichen Orten leben. Sie könnten in der Lage sein, eine kleine Atmosphäre zu halten und die Felsen und andere Mineralien abzubauen, und es könnte jedes Mal, wenn sich der Mond von der Sonne abwendet, in Stasis geraten.

Ich würde also erwarten, dass wir damit beginnen würden, mit Flechten zu spielen, dann vielleicht zu Moosen übergehen und von dort aus weitermachen würden

Ich würde mir diese "Pflanze" wie den Stamm eines Affenbrotbaums vorstellen. Alle Verzweigungen wären sehr kurz und könnten gar nicht existieren. Sein Aussehen ähnelt eher einem Saguaro-Kaktus als einem Baum. Alle Blätter (Nadeln?) Wären eher photovoltaische Solarzellen als auf Chlorophyllbasis. Das Innere des (wasserdichten, luftdichten, vakuumfesten) Stammes würde mit Wasser, Mineralien und Gasen gefüllt, die der Baum zum Leben und Wachsen verbrauchen würde.

Ich würde annehmen, dass der Zweck einer solchen Anlage darin besteht, Spezialwurzeln zu verwenden, um Schmutz und Steine ​​​​langsam zu brauchbaren Materialien zu verarbeiten. Nachschubläufe wären erforderlich, um die Lagerbestände aufzufüllen und alles Nützliche zu ernten, das es produziert.

Sie könnten die Pflanze einige Luftsäcke haben lassen, die Sauerstoff enthalten, für eine gewisse aerobe Atmung, und etwas CO2, was die Photosynthese betrifft, Sie könnten sie so modifizieren, dass sie die gleiche Menge an O2 wie CO2 benötigt. Diese Säcke könnten entweder in allen Blättern sein, einige spezialisierte Blätter, direkt um den Stamm der Pflanze herum, oder andere, aber die Pflanze braucht immer noch einige Mineralien, auch wenn sie sie wie Epiphate aus der Luft bekommen könnte, die weit weniger Nährstoffe enthält als der Boden, es gibt keine Nährstoffe in einem Vakuum , aber im Mond könnte man sie finden (auch die Wiederverwendung dieser Nährstoffe ist möglich)

Bearbeiten: Bitte schauen Sie sich meinen Kommentar an, er gibt auch gute Informationen