微生物能否在永久阴影区域(PSR)中生存??
这就是一个最近的研究在第 56 届月球和行星科学会议上发表的论文希望由来自美国和加拿大的研究人员组成的团队研究月球 PSR 区域中微生物长期生存的可能性,这些区域是位于两极的陨石坑,由于月球的轴向倾斜较小,这些区域看不到阳光。
这项研究有可能帮助研究人员更好地了解在整个太阳系中不太可能发现生命的地方。
在这里,今日宇宙与我们讨论了这项令人难以置信的研究约翰·摩尔斯博士约克大学地球与空间科学研究中心副教授、该研究的主要作者,他谈到了这项研究背后的动机、重大结果、这些发现如何影响人类对 PSR 的探索、人类探索可能造成的污染,以及微生物如何到达 PSR。
那么,这项研究背后的动机是什么?
“几年前的 2019 年,我参与了一项由佛罗里达大学研究员安德鲁·舒尔格 (Andrew Schueger) 博士领导的研究,旨在研究月球保留航天器上微生物污染的潜力,”摩尔斯博士告诉《今日宇宙》。
“当时,我们没有考虑 PSR,因为这里的紫外线辐射环境建模非常复杂。然而,从那以后的几年里,我以前的学生、马里兰大学的 Jacob Kloos 博士开发了一种复杂的照明模型。
“此外,随着人们对 PSR 探索重新产生兴趣,我们决定重新审视这些地区,并意识到我们已经掌握了了解它们保护陆地微生物污染能力所需的所有谜题。”
在这项研究中,研究人员建立了一系列模型,以确定 PSR 内紫外线 (UV) 辐射量的减少和温度的升高是否能够使微生物在两个 PSR 陨石坑(沙克尔顿和福斯蒂尼)内生存。
研究人员根据之前涉及进入陨石坑的光建模的研究选择了这两个陨石坑,这两个陨石坑也是即将到来的阿尔忒弥斯任务的当前着陆点目标。
如前所述,由于月球的轴向倾斜(相对于太阳大约为 1.5 度),月球 PSR 缺乏阳光。就上下文而言,地球相对于太阳的轴倾斜约为 23.5 度,从而产生了地球绕太阳运行时所经历的季节。
由于这种微小的轴向倾斜,某些月球 PSR 陨石坑(如沙克尔顿和福斯蒂尼)可能在数十亿年内没有接受到阳光。虽然月球缺乏大气层并且暴露在太空真空中,但这会产生非常冷的区域,研究人员认为这些区域可以长期保存微生物。
那么,这项研究最重要的结果是什么?
“在太空中,微生物通常会被高温和紫外线辐射杀死,”摩尔斯博士告诉《今日宇宙》。
“然而,PSR非常寒冷、非常黑暗,因此,它们是太阳系中对航天器上通常存在的微生物最具保护性的环境之一。需要明确的是,这些微生物不能在这里代谢、复制或生长,但它们可能会存活数十年,直到它们的孢子被真空的影响杀死。构成它们细胞的有机分子可能会存在更长时间。”
如前所述,月球 PSR 目前是即将到来的月球着陆点美国宇航局阿尔忒弥斯计划,最著名的是沙克尔顿,因为 PSR 陨石坑内可能存在水冰块,未来的宇航员可以利用这些水冰来获取水、燃料和氧气。
然而,所有太空任务都存在将不需要的微生物带到目标位置的风险,从而可能且不必要地污染原本没有微生物的原始位置。这可能会导致收集到的数据错误以及分析数据后的结果不准确,从而可能导致寻找地球以外生命的不准确结果。
对于人类登月任务来说尤其如此,因为人类天生是肮脏的生物,携带着无数可以与他们一起前往月球的微生物。因此,PSR 中可能存在的任何微生物都可能受到人类微生物的影响,甚至可能杀死它们。
为了解决这个问题,美国宇航局行星保护办公室的任务是监督即将离开的航天器在发射前进行消毒和清除微生物,同时还负责确保返回的航天器不会携带来自地球以外不需要的微生物。那么,这项研究的结果如何影响人类对月球PSR的探索呢?
摩尔斯博士告诉《今日宇宙》,“虽然我们可以很好地清洁机器人航天器,但对人类探索中使用的设备和宇航服进行净化却更加困难。因此,进入PSR的人类可能会携带更多的污染物,其中一些污染物将被留下,并且比月球上其他任何地方的保存时间都要长得多。”
此外,研究指出,关于PSR“探索时应小心”,但这是否指的是行星保护?
摩尔斯博士告诉《今日宇宙》,“这不是行星保护的问题,而是将 PSR 保存在尽可能接近原始状态的问题,以供未来的科学分析。那么问题是这种污染有多大程度的影响?这将取决于 PSR 内正在进行的科学工作。
“一个可能的目标是从PSR中检索水冰样本,以更好地了解它们的起源以及它们是如何在这里被发现的。分析的一部分可能包括观察冰中存在的有机分子,这些有机分子已知存在于其他地方,例如彗星内。如果来自陆地来源的污染最小化,那么分析将会更容易。”
如果月球PSR上存在微生物,那么问题就变成了它们是如何到达那里的。鉴于月球表面布满陨石坑,它们可能来自太阳系其他地方或更远的撞击体。
然而,人类也曾发射过许多撞击月球表面的航天器,包括阿波罗任务之前发生的游骑兵号航天器,但这些航天器在月球赤道附近、远离两极的地方坠毁。
2009年,NASA 的月球陨石坑观测和传感卫星 (LCROSS) 任务飞往月球的任务是故意将其半人马座上级撞入卡布斯陨石坑,这是一个距离月球南极约 100 公里(62 英里)的 PSR 陨石坑,目的是测量喷射物羽流产生的水量。
但是,微生物是如何到达月球 PSR 的?这可以告诉我们有关月球形成和演化的什么信息?
“PSR 中已经存在陆地微生物污染的可能性很低,但并非为零,”摩尔斯博士告诉《今日宇宙》。
“有几艘航天器在 PSR 内或附近发生了撞击。尽管它们都是以高速撞击的,但其他人过去的研究表明,少量孢子可以在模拟撞击风化层类材料中幸存下来。如果有任何微生物在这些撞击中幸存下来,它们就会广泛分散。”
在未来几年和几十年里,研究人员将对月球上潜在的微生物有哪些新发现?只有时间才能证明一切,这就是我们科学的原因!









