Estudar fenômenos biológicos e físicos em condições extremas permite que a humanidade avance em conhecimento científico fundamental, absolutamente necessário, para ir mais longe e permanecer mais tempo no espaço, ao mesmo tempo em que beneficia a vida na Terra.

Segundo a NASA, o Advanced Plant Habitat (APH) é “a maior instalação de pesquisa de crescimento vegetal totalmente automatizada usada para conduzir pesquisas de biociência vegetal na Estação Espacial Internacional (ISS)”.

A APH é uma câmara de crescimento para pesquisa de plantas. O projeto usa luzes LED e um substrato argiloso poroso e mecanismos de liberação controlada para fornecer água e nutrientes às raízes das plantas.

O equipamento consiste de um sistema de suporte de vida vegetal totalmente vedado e de circuito fechado em um compartimento de crescimento ambientalmente controlado projetado para conduzir pesquisas fundamentais e aplicadas em plantas.

As instalações de pesquisa ocupam a metade inferior do EXpedite o Rack PRocessing of Experiments to Space Station (EXPRESS) e uma gaveta International Sub-rack Interface Standard (ISIS).

Anteriormente, os sistemas de pesquisa no espaço envolvendo plantas eram restritos a pequenas áreas de crescimento. Entretanto para prosperar no espaço profundo, futuras missões espaciais carecem de inovações tecnológicas que permitam a produção de culturas vegetais baseadas em segurança alimentar que complementarão a dieta espacial com plantas frescas e nutritivas.

A fim de superar os desafios na pesquisa de plantas em ambiente de voo espacial, sistemas de crescimento de plantas maiores se tornaram necessários. Atualmente, a pesquisa de plantas de voos espaciais é conduzida em câmaras projetadas para operar em microgravidade.

Além da APH, a NASA desenvolveu também a Veggie para conduzir pesquisas de plantas no espaço conforme recomendado pelo Conselho Nacional de Pesquisa dos EUA “Recapturando um Futuro para a Exploração Espacial: Pesquisa de Vida e Ciências Físicas para uma Nova Era, informa a Agência Americana.

As duas instalações, a APH e a VEGGIE têm áreas de crescimento de plantas maiores e são projetadas para estudar a produção agrícola, interações planta-planta e ecossistemas humanos-plantas-micro-organismos usando vegetais grandes em microgravidade.

As pesquisas ajudarão a melhorar nossa compreensão das plantas, seus micro biomas associados em folhas e raízes e como elas crescem no ambiente de um voo espacial.

Esse conhecimento é extremamente essencial para o desenvolvimento de medidas que possibilitem resolver potenciais problemas de produção agrícola, reciclagem de água e revitalização da atmosfera necessários para apoiar colônias humanas sustentáveis de longo prazo no espaço.

O entendimento da biologia vegetal e do crescimento de plantas no espaço envolvem uma variedade de experimentos para testar os efeitos genéticos e epigenéticos em um ambiente de voo espacial, o metabolismo vegetal, os fatores que levam ao sabor das plantas e a eficácia do hardware de automatização da APH para cultivar plantas para consumo humano durante viagens espaciais e em futuras possíveis colônias em outros planetas.

Na Terra, os resultados dessas investigações poderão fornecer melhor compreensão da biologia vegetal com relevância em novas soluções para gerar aumento da produtividade agrícola, sabor aprimorado e culturas mais resistentes e de cultivo mais fácil.

As pesquisas em andamento envolvem os efeitos de voos espaciais e da microgravidade simulada nas respostas de defesa de plantas; a avaliação da possibilidade de as  adaptações epigenéticas em uma geração de plantas cultivadas no espaço serem transferidas para a próxima geração; a medição das respostas metabólicas e fisiológicas e a identificação dos efeitos do ambiente espacial sobre o acúmulo de metabólitos, sabor, atividade enzimática, absorção de minerais e tempo de geração; a comparação de forma abrangente sobre as diferenças na genética, metabolismo, fotossíntese e percepção da gravidade entre plantas cultivadas no espaço e na Terra.

Quais plantas têm mais chances de sobrevivência no espaço? Como as plantas se adaptam no espaço de uma geração para outra? As plantas poderiam se adaptar mais rapidamente que na Terra por meio de mudanças epigenéticas de uma geração para outra no ambiente de microgravidade? Gerações subsequentes de plantas no espaço podem apresentar vantagens adaptativas em relação às gerações anteriores?

De acordo com Sharmila Bhattacharya, cientista do programa de biologia espacial da Divisão de Ciências Biológicas e Físicas da Nasa em Washington, os experimentos na APH fornecerão uma melhor compreensão de como o epigenoma contribui para a capacidade de um organismo de se adaptar ao estresse ambiental fora da Terra”.

Ainda segundo a pesquisadora com base nos novos conhecimentos a serem adquiridos, “os astronautas poderiam potencialmente cultivar gerações repetidas de vegetais em órbita, bem como na Lua, para fornecer alimentos e outros serviços a bordo de futuras missões espaciais a outros objetos do sistema solar”.

Além disso, os resultados também podem apoiar “o desenvolvimento de estratégias para adaptar diversas culturas para o crescimento em ambientes extremos na Terra”, disse Sharmila.

Como os fenômenos biológicos respondem às condições extremas do espaço? Essas informações são críticas para nossas pretensões em termos de futuras explorações humanas, incluindo as missões Artêmis da NASA, que enviarão astronautas à Lua com vistas a preparações para possíveis expedições tripuladas a Marte.

Referências Bibliográficas

BOLLES, Dana. Habitat Avançado de Plantas – NASA Science. Whashington D.C, EUA. Atualizado em Setembro 2023.

NASA, equipe Editorial de Ciência. Espaço Sobrevivente: Adaptação Extrema de Plantas – NASA Science – Whashington D.C, EUA. Outubro 2022.

Imagem da Capa: Advanced Plant Habitat-03A. Créditos da imagem: Centro Espacial Kennedy – NASA – BOLLES, Dana. Espaço Sobrevivente: Adaptação Extrema de Plantas – NASA Science – Whashington D.C, EUA. Outubro 2022.

Imagem do texto:  Plant habitat 04 – SEMPSROTT, Danielle. Parece primavera a bordo da estação espacial – NASA – Whashington D.C, EUA. Setembro 2021.