พลิกโฉมเกษตรกรรมอวกาศ! นักวิจัยญี่ปุ่นค้นวิธีเปลี่ยนฝุ่นดวงจันทร์ให้ปลูกข้าวได้สำเร็จ
หากมนุษยชาติต้องการที่จะไปตั้งถิ่นฐานและใช้ชีวิตอยู่บนดวงจันทร์อย่างถาวรแทนที่จะเป็นเพียงแค่การเดินทางไปเยือน สิ่งสำคัญอันดับต้น ๆ ที่ต้องเร่งแก้ไขคือการสร้างแหล่งอาหารด้วยตัวเอง แต่พื้นผิวของดาวบริวารดวงนี้กลับถูกปกคลุมไปด้วยเรกอลิท (Regolith) หรือฝุ่นผงสีเทาที่ไร้ซึ่งสารอินทรีย์และแทบไม่มีสารประกอบไนโตรเจนที่พืชจำเป็นต้องใช้ในการเจริญเติบโตเลย ยิ่งไปกว่านั้นดวงจันทร์ยังไม่มีชั้นบรรยากาศ ทำให้อากาศทุกส่วนที่ใช้ในการเพาะปลูกต้องอยู่ภายในสิ่งปลูกสร้างที่ปิดสนิทและปรับความดันไว้เท่านั้น ล่าสุดทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโทโฮกุและองค์การสำรวจอวกาศญี่ปุ่น (Japan Aerospace Exploration Agency: JAXA) ได้ค้นพบวิธีการอันชาญฉลาดในการเปลี่ยนอากาศอันมีค่าเหล่านั้นให้กลายเป็นสารอาหารแก่พืชได้ด้วยการใช้พลังงานไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย
ทีมนักวิจัยได้ประดิษฐ์อุปกรณ์พลาสมาขนาดกะทัดรัดที่สามารถดึงก๊าซไนโตรเจนจากอากาศภายในที่อยู่อาศัยบนดวงจันทร์ มาเปลี่ยนเป็นก๊าซไดไนโตรเจนเพนทอกไซด์ โดยใช้กำลังไฟฟ้าไม่ถึง 100 วัตต์ และเมื่อนำก๊าซนี้ไปละลายในน้ำ มันจะแปรสภาพเป็นสารประกอบไนเตรตซึ่งเป็นสารอาหารหลักที่พืชต้องการ โดยมีประสิทธิภาพในการแปลงสารสูงเกือบหนึ่งร้อยเปอร์เซ็นต์เต็ม นวัตกรรมนี้ช่วยให้เกษตรกรอวกาศในอนาคตสามารถรีไซเคิลไนโตรเจนที่หมุนเวียนอยู่รอบตัวมาทำเป็นปุ๋ยได้ทันที โดยไม่ต้องแบกรับต้นทุนมหาศาลในการขนส่งปุ๋ยเคมีจากโลกข้ามอวกาศเป็นระยะทางไกลกว่า 380,000 กิโลเมตร
เพื่อพิสูจน์ว่าแนวคิดนี้ใช้งานได้จริง ทีมงานได้นำน้ำที่อุดมไปด้วยไนเตรตนี้ไปรดลงบนแบบจำลองฝุ่นเรกอลิทของดวงจันทร์เพื่อทดลองปลูกต้นกล้าข้าว ผลลัพธ์ที่ได้นั้นยอดเยี่ยมเกินคาด เนื่องจากดินบนดวงจันทร์ตามธรรมชาติมีความเป็นด่างสูงถึงระดับ 9.09 แต่น้ำที่ผ่านการบำบัดนี้สามารถช่วยปรับค่าความเป็นกรด-ด่าง (pH) ให้ลดลงมาอยู่ที่ระดับ 6.76 ซึ่งเหมาะสมต่อการเพาะปลูกอย่างมาก การเปลี่ยนแปลงนี้ช่วยปลดปล่อยธาตุแคลเซียม แมกนีเซียม และโพแทสเซียมที่เคยถูกพันธนาการอยู่ภายในเนื้อดินออกออกมาให้พืชดูดซึม พร้อมกับช่วยยับยั้งอลูมิเนียมไอออนที่จะทำลายรากพืช โดยหลังจากหว่านเมล็ดไปได้ 3 เดือน ต้นข้าวในดินจำลองเติบโตแข็งแรงกว่ากลุ่มที่รดด้วยน้ำธรรมดาอย่างเห็นได้ชัด และสามารถเข้าสู่ระยะแตกโกร๋นหรือเริ่มสร้างรวงข้าวได้ภายในเดือนที่ 4
นอกจากนี้ทีมวิจัยยังพบความน่าประหลาดใจเพิ่มเติมว่า การพ่นก๊าซดังกล่าวไปยังใบพืชโดยตรงจะช่วยกระตุ้นระบบฮอร์โมนที่เกี่ยวข้องกับการสร้างภูมิคุ้มกันและต้านทานโรคของพืช ทั้งยังช่วยให้ลำต้นสั้นลงและแข็งแกร่งขึ้น ซึ่งช่วยแก้ปัญหาลำต้นยืดยาวผิดปกติที่พืชมักแสดงออกเมื่อต้องเจริญเติบโตในสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำ ซึ่งเป็นลักษณะเด่นที่อาจทำให้พืชบนดวงจันทร์หักโค่นได้ง่าย อย่างไรก็ตาม โทชิโระ คาเนโกะ (Toshiro Kaneko) ผู้นำการวิจัยเน้นย้ำว่าประโยชน์ของนวัตกรรมนี้ไม่ได้จำกัดอยู่แค่บนอวกาศ เพราะกระบวนการทั้งหมดขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าแทนการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล เทคโนโลยีนี้จึงสามารถนำมาประยุกต์ใช้เพื่อผลิตปุ๋ยไนโตรเจนที่สะอาดและยั่งยืนบนโลก ช่วยลดการปล่อยคาร์บอนจากอุตสาหกรรมผลิตแอมโมเนียแบบเดิมได้อย่างมหาศาล และเป็นเครื่องเตือนใจว่าการพยายามแก้ปัญหาเพื่อไปใช้ชีวิตนอกโลก มักจะย้อนกลับมามอบบทเรียนที่เป็นประโยชน์ต่อการรักษาโลกของเราไว้เสมอ
ข้อมูลอ้างอิง: Tohoku University