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科学家警告称载人任务将威胁火星生命,意义重

2019-08-18 22:32

人类登陆火星会不会对在这颗红色星球上搜寻生命的努力造成破坏?为了找寻答案,研究人员开车穿越加拿大北极地区,模拟载人任务对一个原始纯净的世界可能产生的影响。现在他们的回答是,不会。

科学家警告称载人任务将威胁火星生命

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据国外媒体报道,阿波罗11号登月至今已经将近50年了。尼尔·阿姆斯特朗标志性的足迹仍留在那里,没有受到干扰——月球上没有大气,因此也没有风能将足迹吹走。不过,人类在月球上留下的更大“印记”,或许是6次阿波罗登月任务留下的96袋人类排泄物。

空间机构目前态度非常谨慎,前往火星的探测器均要进行杀菌处理,以免地球微生物污染火星,从而导致我们很难找到土生土长的火星生命。但是没法对人类杀菌,我们的身体里里外外都爬满了微生物,如果人类最终登陆火星,对其造成污染的风险会很大。

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细菌可能生活在火星表面的盐水中,白天干燥脱水,但当火星夜晚来临,盐分从周围吸收了水分之后,细菌就能复活

没错,勇敢的宇航员们在去月球的路上,甚至可能是在月球表面活动时,将用过的尿布放到了袋子里。现在,这些袋子还留在那里,没有人知道它们变成了什么。科学家们想回到月球上,为一个将对我们未来探索火星有深远影响的问题寻找答案。这个问题就是:这些袋子里有生命吗?

美国佛罗里达大学的安德鲁·舒尔格和搜寻地外文明计划研究所的帕斯卡尔·李决定借助一场北极之旅,来弄清这种污染的风险程度到底有多高。据《新科学家》杂志网络版6月18日报道,从2009年4月到2011年7月,李参与了一系列旅行活动。他们驾驶一辆特制吉普,从加拿大大陆出发,前往荒凉的德文岛——那里有一个模拟火星环境的试验基地。

科学家尚不清楚地球微生物将对火星产生何种影响

北京时间7月3日消息,细菌或许能在火星表面的盐水中存活,它们在白天干燥脱水,但当火星夜晚来临,盐分从周围吸收了水分之后,细菌就能复活。

人类的粪便可能很恶心,但也充满了生命。粪便大约50%的质量是由细菌组成的,代表着生活在肠道中的1000多种微生物的一部分。每一坨粪便中都生活着一个奇妙的生态系统。在39亿年以上的时间里,地球一直是这些生命的家园,并孕育出更多的生命,而据我们所知,月球在这段时间里一直是贫瘠和没有生命的。

虽然此行的主要目的是将车辆送达德文岛,但该团队也借机模拟载人漫游车在“另一个星球”上的活动——他们将一路走过的原始冰雪环境比作火星。行程开始的一周,他们从沿途3个地点取样,包括车内的和10米之外的积雪表面,然后看他们的微生物足迹能够延伸多远。

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美国研究人员首次证实,地球上的两种耐盐细菌可以在干燥脱水后仅靠湿气重新补水,继续存活。这些发现不仅暗示着在火星上发现生命的可能性,而且表明在人类登陆火星的过程,存在着将地球细菌带到火星造成污染的风险。

随着阿波罗11号登月功,人类把地球上的微生物带到了目前为止最极端的环境中。这意味着月球上的人类粪便——连同袋子里的尿液、食物垃圾、呕吐物和其他垃圾以及可能含有的微生物——代表着一种自然的、但并非有意为之的实验。

冷冻样本被送回实验室解冻并培养,以观察其中是否有细菌和真菌。结果显示,尽管车内有85种不同的微生物,但积雪样本的培养物中只找到了一种细菌和一种真菌。舒尔格说:“这表明,一辆污染严重的模拟漫游车散布污染的风险非常小。”

一些私人公司希望在15年内将宇航员送上火星

美国威奇塔州立大学、美国国家航空航天局喷气推进实验室和科罗拉多州太空科学研究所的研究人员在盐水(50%的水和50%的硫酸镁)中培育了两种耐盐细菌,盐单胞菌(Halomonas)和海球菌(Marinococcus),两种菌株都是从华盛顿州的热湖和俄克拉荷马州的大盐平原(Great Salt Plains)获得的。

这个实验将回答的问题是:在月球严酷的环境下,生命会有多大的韧性?如果微生物能在月球上存活,那它们能在星际旅行中存活吗?它们是否有能力在宇宙中播种生命,包括在火星这样的地方?

他们还发现,随着时间推移,车内的微生物水平在逐渐下降。这表明,随着载人任务的推进,污染的威胁也在降低。舒尔格说,火星上的紫外线辐射非常强烈,大约15分钟的照射会将绝大部分微生物杀死。

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402com永利1站,研究小组将培养出的细菌放入一个没有空气的真空容器中,用吸水性化学物质浸泡两小时,然后用水或盐溶液将干燥的水滴密封在梅森瓶中。

宇航员将粪便装在袋子里丢在了月球表面?!

美国国家航空航天局行星保护官员凯瑟琳·康利指出,这项研究使用的采样和培养方法不一定能够捕获所有的微生物,所以污染可能比他们评估的要严重。寻找火星生命非常重要,如果想要找到真正的火星微生物,格外小心永远是必要的。

人体携带数万亿微生物,帮助消化食物和抵御细菌。目前,还没有任何方式能够在登陆行星前将宇航员身上的所有微生物清除

研究人员发现,在一天之内,干燥的细菌培养液中的盐已经从罐子里的湿气中吸收了足够的水分,形成了饱和的咸水状液体。

尼尔·阿姆斯特朗从阿波罗11号的“LM-5鹰”登月舱下来,成为第一个登上月球的人类。他拍摄的第一张图片显示,月球表面布满了大大小小的撞击坑,同时还可以看到一个被丢弃的白色垃圾袋。

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研究人员发现,尽管一些细菌在干燥和再润湿过程中死亡,但通常有超过50%的细菌存活下来,并生长到较高的培养密度,

我们不能确定这个袋子里是否有粪便(当时登月的另一位著名宇航员巴兹·奥尔德林拒绝就此事发表评论),但根据美国国家航空航天局历史办公室的说法,月球上确实存在一个类似的袋子,里面含有人类粪便,或者至今仍含有人类粪便。

美国宇航局的“好奇”号火星车传回的照片,展示了壮观的火星地貌

威奇托州立大学的生物学家马克·施耐格特(Mark Schneegurt)说:“我们的研究首次证实,微生物在干燥之后,只需要潮湿的环境中重新湿润,就能存活和生长。

1972年,阿波罗16号宇航员查理·杜克(Charlie Duke)在月球上待了71个小时。他近日证实了当时的机组人员在月球上留下了人类粪便。“我们确实这么做了,”他说。“我们把收集到的尿液放在一个水箱里……我认为我们有过几次排便,但我不确定是不是在一个垃圾袋里。我们在月球表面扔了几袋垃圾。”

北京时间10月30日消息,据国外媒体报道,科学家表示载人火星任务将对这颗红色星球上的生命构成威胁。实施火星登陆任务时,每名宇航员将把多达100万亿个微生物带上这颗星球。在地球上,这些微生物经过了数千年的进化,帮助人类消化食物和抵御细菌侵袭。地球微生物将与火星环境发生怎样的相互作用仍是一个未知数。

类似的过程可能每天都在火星表面发生,尽管火星表面十分干燥,但在夜间湿度高达80%至 100%,然后随着白天气温的上升而下降。“很有可能,火星表面的盐有时能够吸收足够的水,形成能够支持微生物生长的盐水,”施耐格特教授说,“目前的研究可能还有助于重新定义宜居带的构成,将寻找生命的范围扩大到其他冰冻的星球。”

杜克表示,他们最后还是把垃圾袋扔了出去,以为所有东西都会被太阳辐射消毒。“如果有什么东西幸存下来,我会非常非常惊讶,”他说道。另一方面,在返回地球的时候把垃圾袋一起带回去并不是一个实际的选择。

搜寻地外文明研究所的辛西娅-菲利普斯表示:“我认为我们对火星负有责任,包括火星微生物在内。我们不能因为寻找火星微生物而导致这些生命死亡。如果派遣宇航员登陆火星,没有任何方式能够彻底清除他们身上的微生物,他们每秒将向外释放数千个微生物。这是一个非常现实的问题。”

这项研究还揭示,火星和其他冰封星球很有可能受到过“污染”。通过某些偶然事件,地球微生物来到了这些星球上,并存活下来形成微生物群。

“月球任务的设计非常谨慎,重量是一个非常大的问题,”佛罗里达大学空间生命科学家安德鲁·舒尔格(Andrew Schuerger)说,“因此,你如果想捡一些月球上的岩石,那就应该扔掉那些对增加安全边际没有必要的东西,这是有道理的。”不久前,舒尔格与人合著了一篇关于月球上微生物生存能力的论文。

虽然需要数十年时间才能实现登陆火星的梦想,航天机构已开始考虑如何将污染风险降至最低。2008年,国际空间研究委员会通过一项协议,旨在保护地球免遭来自火星物质污染,同时也保护火星免遭地球物质污染。根据这项协议,宇航员应避开冲沟,潜在地热区以及其他任何允许地球微生物生存的地区。

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据美国国家航空航天局称,在飞往月球的过程中,宇航员们依靠“一个绑在屁股上的塑料袋来收集粪便”,这确实是一个令人恶心且繁琐的过程。从阿波罗11号开始,宇航员开始用上了一种新式的“最大吸收力服装”,其实就是用超强吸收性能的高分子材料制成的短裤——加强版纸尿裤。

美国宇航局的“好奇”号火星车于8月5日登上这颗红色星球。经过杀菌处理,“好奇”号的任何一面携带的细菌芽孢数量不超过30万。这些细菌芽孢将进入火星环境。火星车尚且如此,宇航员的彻底杀菌更是比登天还难。“好奇”号以及未来的火星车获取的火星地形地貌数据将帮助科学家进一步了解火星地表对污染的敏感程度。

这些发现不仅暗示着在火星上发现生命的可能性,而且表明在人类登陆火星的过程,存在着将地球细菌带到火星造成污染的风险

这种太空纸尿裤解放了宇航员的排便过程,他们在解决自然需求之后,将一个个装有纸尿裤的白色垃圾袋留在月球上。

希望在未来将人类送上火星的私人公司也需要遵循国际空间研究委员会的协议。私人太空飞行公司SpaceX创始人和CEO艾伦-马斯克表示,他希望在15年内将宇航员送上火星。荷兰公司“火星一号”希望在2023年将4名宇航员送上火星。这是他们在火星建造一个永久性殖民地的第一步。“火星一号”计划通过真人秀的方式抵消火星之旅的成本。

研究人员在2019年6月20日至24日于旧金山举行的美国微生物学会年会上发表了这项研究的全部结果。

随着阿波罗11号登月50周年纪念日的到来,人类在不久的将来重返月球的兴趣被重新点燃。特朗普政府的目标是最早在2028年回到月球。NASA在预算上也有动力来建造一个“月球门户”(lunar gateway),这是一个可供居住的月球轨道平台空间站,将围绕月球运行,允许进行长期的月球任务,并为最终的人类火星任务做好准备。

根据1967年的《外层空间条约》,签约国对本国私营公司的行星际探索活动负有责任,如果污染另一颗行星,将被送上国际法庭。美国宇航局的行星保护官卡西-康利表示:“我们有责任保护其他行星的环境。如果你希望成为太阳系的一位优秀公民,你需要保护行星环境,这就像你不能四处扔垃圾一样。”

科学家有哪些火星上存在生命的证据?

当我们为这些旅程做准备时,粪便是我们必须重返月球的另一个原因。

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几十年来,对其他星球生命的探索一直吸引着人类,但科学家表示,现实可能不像好莱坞大片那么戏剧性。如果火星上存在生命,那它们很可能以细菌化石的形式出现,科学家就此提出了一种寻找火星生命的新方法。

如果粪便细菌都死亡了,那将意味着什么?

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以下是迄今为止最有希望找到火星生命的迹象。

极有可能的情况是,宇宙辐射和极端温度(夜晚的温度可以是零下173摄氏度,白天的温度则能达到100摄氏度)共同杀死了垃圾袋里的微生物。

科学家们提出的“垃圾袋里是否有生命存在”的问题尽管看起来很傻,但这或许能让我们进一步了解生命所能承受的极端环境。当我们探索这一问题的时候,我们也能了解人类污染地外天体的潜力,或者甚至是在天体上播下生命种子的潜力。这些就足够让我们回到月球去收集一些样本了。

在寻找火星生命时,科学家一致认为水是关键。虽然这颗红色行星现在遍布岩石,营养贫瘠,水分被锁在极地冰盖中,但过去可能有水存在。2000年,科学家首次发现火星上存在水的证据。NASA的火星全球探勘者号(Mars Global Surveyor)发现了可能是流水造成的沟壑。目前,关于这些反复出现的季节性斜坡纹线是否可能是由水流形成的争论还在继续。

舒尔格说,这些垃圾袋“是地球上所有含有大量真菌、细菌和病毒的物品中保护得最严密的”(真菌是另一类可能存活下来的微生物)。对天体生物学家来说,这意味着这些袋子是月球上最有趣的物体。

陨石

尽管如此,舒尔格表示,在任何一个垃圾袋里,任何生命存活下来的可能性都很小。他和同事们最近完成了一项分析,模拟了地球微生物在月球上遗留的航天器的任何表面上仍然存活的可能性。这些垃圾袋可能得到了更好的保护,但同样也经受着苛刻条件的考验。

据报道,地球曾经被34块火星陨石击中,其中3块被认为有可能携带火星上过去生命存在的证据。1996年,科学家在南极洲发现了一颗名为ALH 84001的陨石,它含有细菌样的化石结构。然而到了2012年,科学家得出结论,这种有机物质是由火山活动形成的,没有生命的参与。

在许多方面,地球都是如此适宜生命生存,而月球却并非如此。月球没有一个起保护作用的磁场,因此不能使最强大和最具破坏性的宇宙辐射偏转;它也没有能够吸收太阳紫外线的臭氧层。

生命痕迹

月球的真空表面不适宜生命生存。由于没有大气层,月球白天和晚上都会经历剧烈的温度波动:夜晚的温度可以是零下173摄氏度,白天的温度则能达到100摄氏度,即地球表面水的沸点。极有可能的情况是,宇宙辐射和极端温度共同杀死了垃圾袋里的微生物。舒尔格表示,袋子里任何生命体的存活都是“低概率”的,“但这是所有登月生命中的最高概率。”

火星的第一次近距离特写是1964年的水手4号任务拍摄的。这些最初的图像显示,火星地貌可能形成于气候更加湿润的时候,当时火星可能是生命的家园。1975年,海盗一号探测器发射升空,尽管没有获得实质性结果,但它为其他着陆器铺平了道路。

如果粪便细菌是活的……

目前,许多火星漫游车、轨道器和着陆器已经发现了火星地壳下有水存在,甚至偶尔会有降水的证据。今年早些时候,NASA的“好奇号”探测车在火星一个古老的湖床上发现了潜在的生命基础物质。

在解决自然需求之后,宇航员将一个个装有纸尿裤的白色垃圾袋留在月球上。

盖尔陨石坑内35亿年前的基岩中保存的有机分子表明,当时的环境可能有利于生命的存在。据推测,当时的盖尔陨石坑可能具有一个相当于佛罗里达州奥基乔比湖大小的浅湖。未来的火星任务计划将那里的样本带回地球,进行更彻底的检验。

地外智慧生命搜寻协会(SETI Institute)的生物学家玛格丽特?雷斯(Margaret Race)表示,尽管月表条件十分恶劣,但不要失去希望,“微生物不需要太多保护”。

甲烷

毕竟,我们在地球上所能看到的几乎所有地方都发现了细菌生命,比如格陵兰岛冰川下2000米的海底,靠近灼热的热泉的地方。在阿波罗16号任务中,宇航员们进行了一项实验,他们将9种微生物样品放在飞船外部,让它们暴露在太空中最恶劣的环境中。样品中的许多微生物都幸存了下来(尽管在太空中的几天并不等同于在太空中的50年)。

2018年,“好奇号”证实了火星大气中存在甲烷季节性急剧增加的现象。科学家表示,甲烷的观测结果为今天火星存在生命提供了“最令人信服的”证据之一。好奇号的甲烷测量时间超过4年半,覆盖了火星3年的部分时间。结果显示,火星北半球在夏末、南半球在冬末会出现季节性高峰。这些季节性高峰的规模远远超出了科学家的预期。

“我们对生命的定义并不是说,‘它永远不能超过这个温度,这个盐度,或者这个酸性水平’,”玛格丽特·雷斯说,“每次我们在不同地方寻找,都能发现生命。”

要让这些微生物存活,或者至少使它们复活,还需要做很多工作。如果没有水分,细菌就不能增殖或生长。首先,人类的排泄物必须包装得非常好,这样微生物生活的环境才能保持湿润。NASA科学家马克·卢皮塞拉(Mark Lupisella)说:“在密闭的尿布环境中,细菌想必应该可以进行复制。”

这些垃圾袋必须完好无损,考虑到月球上剧烈的温度波动,这一点我们不是很确定。它们可能会在加热和冷却过程中因机械力而撕裂。舒尔格说:“此外,我们也不知道在阳光下袋子的内部温度会达到多少。”他表示,如果温度超过100摄氏度,细菌在月球上可能只能存活几天或几周。

卢皮塞拉表示,即使袋子里的所有生命全部死亡,这些包也仍然值得研究。科学家或许能弄清楚这些微生物在月球上生活了多长时间,以及它们是否演化或适应了环境。“这会耗费大量精力,但我们有可能辨别出这些生命形式是否在早期发生了突变,”卢皮塞拉说道。他还表示,自然选择极有可能在这些垃圾袋中发挥作用,导致微生物演化并最终幸存。如果粪便中只有一些能够在月球上生存的微生物,那它们就能生长和传播。

再强调一次,这是我们留下过生命的最极端的环境,也可能是生命曾经到过的最极端的地方。我们需要知道生命在这种环境下有多大的耐受力。

另一种可能是,一些微生物会复活。换句话说,这些微生物在月球上休眠数十年后,可能会在合适的条件下恢复生机。在地球上,北极地区的细菌孢子(形成保护层的休眠细菌)就曾在冰冻数千年后再次复活。如果粪便中的孢子能在月球上存活数十年后复活,那将是一件很有意思的事情。

在微生物学中,这样的研究非常有趣,而评估微生物生命的极限对于火星之旅来说,将是无价的。

月球粪便对未来火星任务的意义

如果微生物能在月球上存活一段时间,那它们就更有可能在火星上生存,因为火星拥有稀薄的大气层,环境更宜居,而且有水流的迹象。科学家对火星最关心的问题包括火星上是否有生命,或者是否曾经有过生命。普遍的看法是,如果火星存在生命,那这些生命可能看起来很像细菌,或者其他一些非常简单的单细胞生物。

然而,如果我们成功到达火星,然后不小心用我们的排泄物污染了这个星球,那这些问题就会变得更难回答。我们怎么知道在火星上发现的生命是真正来自火星,还是来自地球?如果地球上的微生物喜欢上火星环境并传播开来,那可能就没有办法消除这种影响了。

1967年签署的《联合国外层空间条约》(UN Outer Space Treaty)规定,成员国“应避免对太空和天体造成有害污染”。在我们的火星之旅中,这一点可能会很难做到,因为无论我们走到哪里,我们的排泄物也会去到哪里。

了解月球上的粪便有助于思考地球生命的可能起源

随着新登月计划的制定,我们需要仔细考虑应该如何保存阿波罗着陆点的遗留物。据报道,只要着陆位置距离阿波罗飞船着陆点不到100米,就有可能对这些物体造成破坏。保护人类在月球上探索的历史也意味着保护这些“垃圾”,不仅因为其具有巨大的历史价值,也因为它们有着重要的科学价值。我们需要保护这些地点,这样科学家才能回到那里采集样品。

了解月球上保留着完整的人类排泄物还可以为人类的想象提供燃料。例如,我们可以考虑生命根本不是起源于地球的假设,相反,生命可能是来自另一个世界的微生物播下的种子。

现在让我们假设一颗小行星疾驰而过,撞向月球,并将阿波罗任务的粪便抛入太空深处(这是一种极端假设的情况)。这些“种子”能在更广阔的宇宙中孕育生命吗?也许可以。在这种情况下,地球上的生命是否可能是由外星宇航员的粪便播下的呢?“据我所知,没有一个主流的理论涉及宇航员的尿布,但从科学角度来说,这整个想法是完全有可能的,”卢皮塞拉说道。

如果微生物能在月球上存活,即使处于休眠状态,也意味着微生物能在太空深处存活很长一段时间。也就是说,微生物可以在不同星球间旅行,传播生命。“简单的生命能像无线电波一样在宇宙中传播(仅仅是自然地在宇宙中传播)吗?还是需要等待数十亿年,直到拥有宇宙飞船的科技物种将其传播开来?”行星科学家菲尔·梅泽尔( Phil Metzger)最近在社交媒体上问道,“这只是我们重返月球后要努力回答的许多重要科学问题之一。”

生命是宝贵的奇迹,即使我们粪便中的微生物也同样如此。让我们对其中一些微生物可能在月球上存活的事实感到敬畏吧,因为这将意味着生命有潜力播撒在一个死亡的星球上,不管这个星球有多小。

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文章出处:新浪科技

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