Langzeit-Weltraummissionen erfordern geschlossene Lebenserhaltungssysteme, die Sauerstoff regenerieren, Wasser reinigen und gleichzeitig Abfall recyceln können. Ein kürzlich von der Universität Neapel Federico II durchgeführtes ESA-Discovery-Projekt untersuchte, ob Wasserpflanzen, wie sie häufig in Aquarien zu finden sind, in kompakten, wartungsarmen Systemen sowohl Sauerstoff produzieren als auch Wasser filtern können.
Eine Pressemitteilung der Europäischen Weltraumagentur ESA.
Quelle: ESA/Enabling&Support/PreparingForTheFuture/DiscoveryAndPreparation, 11. Februar 2026
Bioregenerative Lebenserhaltungssysteme (BLSS) sind auf lebende Organismen angewiesen, um menschliche Besatzungen während längerer Missionen zu versorgen. Höhere Pflanzen und Mikroalgen wurden bereits umfassend untersucht, weisen jedoch jeweils Einschränkungen auf. Höhere Pflanzen erfordern große und komplexe Kultivierungssysteme, während Mikroalgen mit Herausforderungen wie Biofilmbildung, Kontamination und ungleichmäßiger Lichtverteilung in Photobioreaktoren konfrontiert sind.
Wassermoose stellen eine interessante Alternative dar. Diese nicht-vaskulären Pflanzen haben einfache Strukturen, erfordern nur minimale Pflege und sind bereits als wirksame Biofilter bekannt. Ihr Potenzial für Weltraumanwendungen wurde jedoch noch nie systematisch untersucht.
Bildnachweis: ChatGPT/Dr Chiara Amitrano; Lizenz: ESA Standard Licence
Ein neuer Ansatz
Im Rahmen des Projekts „Moose an Mars“ wurden drei aquatische Moosarten, Taxiphyllum barbieri, Leptodictyum riparium und Vesicularia montagnei, unter kontrollierten Umweltbedingungen untersucht, die denen in Weltraumhabitaten nachempfunden sind.
„Dieses Projekt umfasste zwei wichtige neue Elemente“, erklärt die leitende Forscherin Dr. Chiara Amitrano, Wissenschaftlerin an der Universität Neapel Federico II. „Das erste ist die Untersuchung der Möglichkeit, Wassermoose als Biofilter und Bioregeneratoren in die Weltraumforschung zu integrieren. Und das zweite ist die Untersuchung des physiologischen Apparats, des Photosystems II dieser Moose. Alle veröffentlichten Arbeiten über Wassermoose befassen sich mit Biofiltration und Phytosanierung.“
Das Team verglich alle drei Arten unter zwei Umweltbedingungen und bewertete dabei die Photosyntheseleistung, die Pigmentkonzentrationen, die antioxidative Aktivität und die Biofiltrationseffizienz sowohl für Schwermetalle als auch für Stickstoffverbindungen.
Sowohl T. barbieri als auch L. riparium zeigten eine effektive Biofiltration und entfernten erfolgreich Kupfer, Blei und Zink aus kontaminiertem Wasser. T. barbieri erwies sich jedoch als klarer Spitzenreiter und wies die höchsten Raten an Nettophotosynthese und Pigmentakkumulation auf.
Strahlungsresistenz
Auf Grundlage dieser Ergebnisse wählte das Team T. barbieri für weitere Tests aus, um dessen Reaktionen auf ionisierende Strahlung zu untersuchen, eine zentrale Herausforderung für alle im Weltraum lebenden Organismen.
„Die Untersuchung der Auswirkungen ionisierender Strahlung auf Wasser moose war für uns und auch in der Literatur eine Premiere“, bemerkt Amitrano.
Die Forscher setzten Moosproben drei verschiedenen Röntgendosen aus – 1, 10 und 30 Gray (Gy) – und beobachteten dann 63 Tage lang ihre Erholung mit Hilfe einer speziellen Anlage mit kontinuierlichen Kohlendioxid- und Sauerstoffsensoren.
Die Ergebnisse waren überraschend. Anstatt Schäden zu zeigen, übertrafen Moose, die einer Strahlung von 1 Gy ausgesetzt waren, die nicht bestrahlten Kontrollgruppen und wiesen eine höhere Nettophotosynthese, größere Elektronentransportraten und erhöhte Chlorophyllkonzentrationen auf. Dieses als Strahlenhormese bekannte Phänomen deutet darauf hin, dass niedrig dosierte Strahlung positive physiologische Reaktionen stimulieren kann.
Selbst bei höheren Dosen zeigten die Moose Widerstandsfähigkeit. Die Strahlung veränderte die Morphologie der Moose, wodurch dichtere Verzweigungen entstanden und gleichzeitig die Zweiglänge reduziert wurde – Veränderungen, die möglicherweise die Oberfläche für den Gasaustausch und die Filtration vergrößern könnten.
Zukünftige Anwendungen
„Wir sind fest davon überzeugt, dass wir diese Wassermoose in die Weltraumumgebung integrieren können“, sagt Amitrano. „Sie sind strahlungsresistente Biofilter. Sie können das Recycling von Ressourcen unterstützen und benötigen nur wenig Aufwand, um zu wachsen. Außerdem verfügen sie über einen guten Photosyntheseapparat, produzieren Sauerstoff und entfernen Kohlendioxid.“
„Die Universität Neapel hat im Rahmen ihrer Discovery Aktivitäten gezeigt, dass Moose dazu beitragen könnten, Astronauten auf dem Mars am Leben zu erhalten, indem sie ihr Wasser filtern, ihre Luft auffrischen und dabei Strahlung abwehren“, sagt Moritz Fontaine, Discovery & Preparation Officer und ESA-Projektleiter. „Diese Erkenntnisse sind ein wichtiges Puzzleteil für die zukünftige bemannte Raumfahrt.“
Die Unterstützung der ESA durch das Discovery-Programm erwies sich als unverzichtbar. „Die Finanzierung war für uns von grundlegender Bedeutung, um das Experiment durchzuführen, zunächst mit den drei Arten und dann mit der ionisierenden Strahlung dieser Moose“, erklärt Amitrano.
Die Idee entstand im Rahmen der Open Space Innovation Platform (OSIP) der ESA, die vielversprechende neue Konzepte für die Weltraumforschung sucht, und wurde durch das Discovery Element der ESA finanziert.
Das Projekt hat bereits eine begutachtete Veröffentlichung in Frontiers in Plant Science hervorgebracht, ein zweiter Artikel über die Strahlungsexperimente ist in Vorbereitung. Für die Zukunft sieht das Team Anwendungsmöglichkeiten, die von Biofiltern in Wasserrecyclingsystemen bis hin zu Biomaterialien und potenziellen Strahlenschutzvorrichtungen reichen.
Obwohl noch viel Arbeit vor uns liegt, zeigt dieses Projekt das Potenzial von Wassermoosen als vielseitige, pflegeleichte Organismen, die in ressourcenarmen Umgebungen – sowohl im Weltraum als auch bei der Wasseraufbereitung auf der Erde – mehrere ökologische Funktionen erfüllen können.
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