Spezie nello spazio: all’interno del rivoluzionario progetto peperoncino a gravità zero della NASA

Alcune settimane fa, gli astronauti sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) hanno goduto di una festa molto speciale di tacos, compresi i peperoni Hatch freschi coltivati ​​in orbita. Più che un semplice divertimento per l’equipaggio, queste sono state le prime piante da fiore coltivate, raccolte e consumate nello spazio, e rappresentano un salto in avanti nella complessità delle piante coltivate in microgravità.

Per sapere come coltivare verdure fresche e gustose nello spazio, abbiamo parlato con LaShelle Spencer, il team scientifico del progetto a capo dell’esperimento del peperoncino, che ha supervisionato il progetto dalla selezione e preparazione dei semi all’imballaggio per il lancio al monitoraggio remoto delle piante man mano che crescevano nella ISS e supervisionando il primo raccolto.

Un ambiente vegetale accogliente nello spazio

L’obiettivo del progetto era semplice: dimostrare che è possibile coltivare nello spazio un raccolto fiorito complesso come il peperoncino. Mentre è relativamente facile coltivare verdure a foglia verde come il cavolo riccio sulla ISS, e progetti recenti sono riusciti a coltivare verdure come ravanelli e grano, la coltivazione di peperoncini è più complessa di questi progetti precedenti, sia perché le piante richiedono un’attenta impollinazione sia perché richiede molto più a lungo per crescere (circa quattro mesi) rispetto a colture più veloci come lattuga e ravanelli.

Le colture sono state coltivate in uno speciale contenitore sulla ISS chiamato Advanced Planet Habitat, un sistema completamente automatizzato che i ricercatori sul campo possono controllare a distanza. Ogni giorno vengono scattate foto delle piante all’interno dell’habitat e i ricercatori possono controllare molti aspetti dell’ambiente come la regolazione delle luci LED rosse, verdi e blu o la temperatura all’interno della vasca di coltivazione.

Gli astronauti della spedizione 66 assaggiano i peperoncini coltivati ​​sulla Stazione Spaziale Internazionale.
NASA

L’APH è un ambiente chiuso. Rispetto a quando cresci in una finestra, Spencer ha detto: “Hai madre natura. Hai il sole e l’intero spettro [della luce]”. In APH, c’è solo uno spettro limitato di luce disponibile e le piante perdono la luce ultravioletta, il che fa sì che i peperoni sviluppino piccoli tumori nella parte inferiore delle foglie. Questo non è un problema per il tipo di pianta di peperoncino Hatch scelta, ma può essere un problema per altre varietà.

Un altro problema è la fecondazione. “Utilizziamo fertilizzanti a rilascio prolungato”, ha spiegato Spencer. “Dovevamo assicurarci di avere il giusto mix di nutrienti per portarci attraverso un esperimento di 120 giorni. È un mix di calcio, nitrato di magnesio, cose del genere. E quando se ne sono andati, se ne sono andati. Non c’è modo di aggiungere altri nutrienti al sistema”.

Regolazione delle condizioni al volo

Mentre il team di Spencer aveva un dispositivo simile all’APH nel loro laboratorio per i test e lo usavano per simulare le condizioni richieste dalle piante, era ancora difficile prevedere esattamente quali condizioni avrebbero avuto bisogno i peperoncini per crescere nello spazio. “Abbiamo dovuto adattarci al volo”, ha detto, cosa che potevano fare da terra modificando fattori come i livelli di luce nell’habitat o i livelli di lavaggio di alcune sostanze chimiche dall’ambiente.

Ad esempio, il fabbisogno idrico delle piante era diverso sulla Terra rispetto a quello della stazione spaziale, che hanno individuato guardando le fotografie delle piante mentre crescevano. “Il fabbisogno idrico è probabilmente superiore del 10-15% rispetto a quello che stavamo facendo a terra”, ha spiegato Spencer, a causa del modo in cui l’acqua si riposava e si muoveva intorno all’APH in condizioni di microgravità.

Le piante senza gravità crescono in modo strano

Gli astronauti della spedizione 66 assaggiano i peperoncini coltivati ​​sulla Stazione Spaziale Internazionale.
NASA

Nonostante tutte queste modifiche, c’erano ancora differenze nel modo in cui le piante crescevano in condizioni di microgravità. Nelle condizioni di gravità terrestre, il tipo di Cile utilizzato cresce dritto verso l’alto, con i fiori e i frutti pendenti. “In microgravità, le piante avevano una morfologia più cespugliosa e crescevano parallelamente al supporto scientifico [il vassoio in cui sono piantati i semi]. I fiori si sono aperti verso l’alto e anche alcuni frutti si sono aperti verso l’alto”, ha spiegato Spencer.

Questa differenza nella forma della pianta non è solo una curiosità, poiché potrebbe aver influenzato il modo in cui le piante vengono impollinate. La squadra di Spencer ha scoperto che il loro raccolto di Cile era più lento a impollinare in orbita che a terra, e lei pensa che ciò potrebbe essere dovuto al fatto che, quando i fiori puntano verso l’alto, le raffiche d’aria che usano per l’impollinazione potrebbero aver spazzato via il polline dal fiore, invece di scuotere un fiore rivolto verso il basso e lasciare che il polline si mescoli all’interno del fiore.

“La microgravità ha sicuramente avuto un enorme effetto sulla morfologia delle piante”, ha detto, ma la microgravità non colpisce tutte le piante allo stesso modo. “Coltiviamo verdure a foglia verde a VEGGIE da un po’ di tempo, e quando abbiamo l’acqua giusta, fanno molto bene. Non c’è niente da dire che siano diversi da ciò che coltiviamo sul terreno. Ora che siamo passati alle colture da frutto, c’è sicuramente una differenza”.

Una delle maggiori differenze era che le piante nello spazio risultavano circa il 50% più piccole di quelle a terra. Ma i peperoncini che producevano erano ancora considerevoli, raggiungendo fino a circa quattro o cinque pollici di lunghezza.

Gustosi tacos spaziali

Allora perché coltivare i peperoncini? Bene, per cominciare, sono ricchi di vitamina C e le piante sono abbastanza robuste da crescere bene anche in condizioni difficili. Oltre all’aspetto nutrizionale, la caratteristica piccantezza dei peperoncini è altamente desiderabile tra gli astronauti, Spencer ha affermato: “L’equipaggio, poiché l’ambiente di microgravità influisce sulle loro papille gustative, ha sempre espresso il desiderio di cibi più piccanti. A loro piace la salsa piccante!”

Nonostante tutta la complessità nella coltivazione dei peperoni, il primo raccolto è stato un grande successo. “È stato incredibile!” ha detto Spencer. Lei e il suo team hanno guardato le foto del raccolto di peperoni e hanno inviato istruzioni all’astronauta Mark Vande Hei di sceglierne sette per la raccolta. Erano per lo più verdi, con un peperone rosso. Dopo aver raccolto con cura i peperoni, gli astronauti li hanno poi tagliati a dadini e li hanno gustati in tacos, che l’astronauta Megan McArther ha descritto come “Friday Feasting!”

Festa del venerdì! Dopo la raccolta, abbiamo avuto modo di assaggiare il Cile rosso e verde. Poi abbiamo compilato i sondaggi (devo avere i dati! ). Alla fine, ho preparato i miei migliori tacos spaziali: manzo fajita, pomodori reidratati & carciofi, e HATCH CILE! https://t.co/pzvS5A6z5u pic.twitter.com/fJ8yLZuhZS

— Megan McArthur (@Astro_Megan) 29 ottobre 2021

Una spinta psicologica

Questo indica uno dei grandi vantaggi della coltivazione di cibo fresco nello spazio: non solo è buono per la salute fisica degli astronauti mangiare verdure fresche, ma è anche ottimo per il loro benessere mentale . Esperimenti di psicologia sul campo hanno dimostrato che nutrire le piante può dare sentimenti di soddisfazione e orgoglio e può aiutare a migliorare l’umore e ridurre lo stress . È probabile che lo stesso valga per gli astronauti, soprattutto considerando che si trovano in un ambiente chiuso con scarso accesso alla natura.

Mentre il team di Spencer è ancora in attesa di dati su come gli astronauti si sono sentiti nel prendersi cura dei peperoncini (compilano un questionario sulle loro esperienze come parte dell’esperimento), ha detto che pensava che gli astronauti stessero vivendo un’esperienza positiva quando ha osservato loro interagiscono con le piante. “Vedo l’eccitazione sui loro volti quando li guardo sulle telecamere”, ha detto. “Posso dire che amano il loro odore.”

Gli astronauti possono anche trascorrere del tempo con le piante tra i momenti in cui stavano eseguendo operazioni come la raccolta. “Sono stati in grado di togliere la copertura e guardare attraverso la finestra durante il loro tempo libero”, ha detto Spencer. E questo si è rivelato utile anche per l’esperimento, poiché uno dei membri dell’equipaggio ha individuato una pianta che stava sviluppando un problema comune chiamato marciume dei fiori durante il periodo di riposo, che è stata quindi rimossa dal raccolto.

Qual è il futuro delle piante nello spazio?

Con il primo raccolto completo, l’esperimento non è ancora terminato. Altri peperoncini continueranno a crescere e il prossimo raccolto è provvisoriamente previsto per il 26 novembre. Alla fine, alcuni peperoncini verranno riportati sulla Terra, dove il loro corredo genetico sarà confrontato con peperoncini simili coltivati ​​sulla Terra, e Spencer e il suo team eseguire un’analisi nutrizionale.

Spencer dice anche che ci sono molte altre domande che vuole indagare su come la microgravità influenzi l’impollinazione e la fruttificazione, poiché siamo lontani dall’avere una comprensione completa di come la mancanza di gravità influenzi queste piante complesse. Per ora, però, siamo un passo avanti nel fornire agli astronauti cibo delizioso e sano e, nel frattempo, imparare molto sulle piante.