Tumbuhan Terkecil di Bumi Menghadapi Hipergravitasi

Para peneliti sedang menguji tepung air, tanaman berbunga terkecil, dalam kondisi hipergravitasi untuk menilai potensinya sebagai sumber makanan astronot dan penghasil oksigen. Temuan mereka bisa berdampak signifikan pada pertanian luar angkasa.

Tumbuhan berbunga terkecil di Bumi dapat menjadi makanan bergizi bagi astronot masa depan, serta sumber oksigen yang sangat efisien. Untuk membantu menguji kesesuaiannya untuk ruang angkasa, gumpalan bubuk air yang mengambang – masing-masing seukuran kepala peniti – dikenai gaya gravitasi bumi 20 kali lipat dari normal di atas mesin Centrifuge Diameter Besar milik ESA oleh tim dari Universitas Mahidol di Thailand.

Berbasis di pusat teknis ESTEC ESA di Belanda, LDC adalah centrifuge empat lengan berdiameter 8 m yang memberi para peneliti akses ke rentang hipergravitasi hingga 20 kali gravitasi bumi selama berminggu-minggu atau berbulan-bulan.

Bubuk air di jari manusia. Setiap titik berukuran kurang dari 1 mm mewakili satu tanaman. Kredit: Christian Fischer, CC BY-SA 3.0

Akses ke LDC dikelola melalui HyperGES, bagian dari inisiatif Akses ke Luar Angkasa untuk Semua yang disponsori oleh ESA dan Kantor Urusan Luar Angkasa PBB, UNOOSA.

Pada kecepatan tercepatnya, centrifuge berputar hingga 67 putaran per menit, dengan enam gondola diposisikan pada titik berbeda di sepanjang lengan seberat 130 kg, dan masing-masing mampu menampung muatan 80 kg.

Tepung air adalah tanaman berbunga terkecil di dunia – bahkan lebih kecil dari tanaman duckweed yang lebih terkenal. Seperti halnya duckweed, watermeal merupakan tanaman air yang mengapung di perairan Thailand dan Asia.

Centrifuge Berdiameter Besar ESA adalah centrifuge empat lengan berdiameter 8 m yang memberi peneliti akses ke kisaran hipergravitasi hingga 20 kali gravitasi bumi selama berminggu-minggu atau berbulan-bulan. Kredit: ESA

Tatpong Tulyananda, ketua tim Universitas Mahidol, menjelaskan: “Kami tertarik pada pati air karena kami ingin memodelkan bagaimana tanaman merespons perubahan tingkat gravitasi. Karena tepung air tidak memiliki akar, batang atau daun, maka pada dasarnya tepung air hanyalah sebuah bola yang mengapung di atas badan air. Artinya kita bisa fokus langsung pada dampak pergeseran gravitasi terhadap pertumbuhan dan pembangunan.

“Selain itu, menghasilkan banyak oksigen melaluinya fotosintesis. Dan tepung air juga merupakan sumber protein yang baik, yang telah lama dikonsumsi di negara kita – digunakan dengan telur goreng hingga sup, atau dimakan sebagai bagian dari salad. Anda mengonsumsi 100% tanaman saat Anda memakannya, jadi tanaman ini menjanjikan dalam hal pertanian berbasis ruang angkasa.”

Sampel pati air ditempatkan ke dalam kotak yang dilengkapi dengan LED yang meniru sinar matahari alami. Kotak-kotak tersebut kemudian dimasukkan ke dalam gondola sentrifugasi, kemudian dibiarkan membesar sambil diputar dengan kecepatan 20 g. Kredit: ESA-J. vanLoon

Hingga saat ini, tim telah mempelajari pati air menggunakan klinostat, yang secara terus menerus mengubah orientasi vektor gravitasi relatif terhadap sampel untuk mensimulasikan kondisi gayaberat mikro.

“Sejauh ini, kami hanya melihat sedikit atau tidak ada perbedaan antara pertumbuhan tanaman pada 1g dan simulasi gayaberat mikro, namun kami ingin memperluas pengamatan kami untuk mendapatkan gambaran tentang bagaimana tanaman bereaksi dan beradaptasi di berbagai lingkungan gravitasi. Keuntungan lain dari tepung air adalah tanaman ini berumur pendek, sehingga kita dapat mempelajari seluruh siklus hidupnya dalam lima hingga 10 hari.”

Peneliti Thailand sedang menguji pati air dalam kondisi gravitasi ekstrem untuk menentukan kesesuaiannya untuk pertanian luar angkasa dan produksi oksigen. Kredit: Universitas Mahidol-T. Tulyananda

Sampel pati air ditempatkan ke dalam kotak yang dilengkapi dengan LED yang meniru sinar matahari alami. Kotak-kotak tersebut kemudian dimasukkan ke dalam gondola sentrifugasi, kemudian dibiarkan membesar sambil diputar dengan kecepatan 20 g.

“Percobaan kami selama dua minggu memberi kami akses terhadap total dua generasi tepung air,” tambah Tatpong. “Yang kami lakukan selanjutnya adalah memeriksa tanamannya secara langsung, lalu membuat ekstraknya menjadi pelet padat yang akan kami bawa pulang untuk dipelajari. Kami kemudian dapat memasukkan sampel ini melalui analisis kimia terperinci untuk mendapatkan wawasan tentang spektrum luas respons hipergravitasi pati air.”

Setelah bubuk air tersebut menjalani studi hipergravitasi, tim Universitas Mahidol kemudian memeriksanya secara langsung, sebelum mengubah ekstraknya menjadi bentuk pelet padat untuk dibawa pulang untuk dipelajari. Kredit: Universitas Mahidol-T. Tulyananda

Saat menggunakan LDC, tim juga memanfaatkan sepenuhnya fasilitas Laboratorium Instrumentasi & Ilmu Fisika Pendukung Kehidupan ESA dan Laboratorium Bahan dan Komponen Listrik yang berdekatan untuk menyiapkan eksperimen dan melengkapi sampel untuk dibawa pulang.

Tim yang semuanya perempuan dari Universidad Católica Boliviana 'San Pablo' di Bolivia adalah tim berikutnya yang memanfaatkan LDC, berencana menguji bagaimana hipergravitasi mendorong pecahnya sel darah merah manusia.