微生物能否在火星表面存活？冰晶或能支持微生物生存
作者： ${content.author} 時(shí)間：2017-04-12 瀏覽量：2,202在NASA肯尼迪航天中心的太空生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，科學(xué)家搭建了一顆微型火星。這一模擬環(huán)境將幫助科學(xué)家分析在火星上尋找生命的前景。
科學(xué)家正在研究借助太空飛船到達(dá)火星的微生物該如何在火星上存活、繁殖、甚至適應(yīng)嚴(yán)苛的外星環(huán)境。此外，新研究的重點(diǎn)是模擬現(xiàn)代火星上可能有微生物存活的地點(diǎn)，如地表附近含有暫時(shí)性、或永久液態(tài)水的部位。
例如，火星上活躍的“季節(jié)性斜坡紋線”（Recurring Slope Lineae）便可能儲(chǔ)存著液態(tài)水。這些紋線如同陡峭石坡上神秘的黑色手指，呈季節(jié)性增減。一些研究人員認(rèn)為，它們說(shuō)明目前的火星地表下方存在季節(jié)性鹽水流。但也有人不贊同這一觀點(diǎn)。目前該說(shuō)法仍處于爭(zhēng)議當(dāng)中。
條件與組合
佛羅里達(dá)大學(xué)植物病理學(xué)專(zhuān)業(yè)的安德魯·舒爾格（Andrew Schuerger）正致力于研究微生物是否能在冰冷的火星上生存與繁衍。
在太空生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，舒爾格的微型火星模擬了火星表面環(huán)境的五點(diǎn)特征：高強(qiáng)度紫外線輻射、火星大氣所含氣體、低溫、低壓、以及空中的塵埃濃度（從超級(jí)清新到沙塵暴級(jí)別不等）。
“15年來(lái)，我們用這五種條件和它們的排列組合開(kāi)展了多次實(shí)驗(yàn)?！笔鏍柛癖硎尽?/p>
舒爾格的實(shí)驗(yàn)室中有一些裝著模擬火星土壤的容器，模仿了太空飛船降落火星后面臨的狀況。此外，這里還有一些來(lái)自地球上極端氣候區(qū)的土壤，如南極、北極、西伯利亞、智利阿卡塔瑪沙漠和阿爾卑斯山等。實(shí)驗(yàn)室中四處放置著顯微鏡、干燥器、恒溫箱等裝置，還有各種各樣的化學(xué)試劑。
綽號(hào)“宇航員艾比”（Astronaut Abby）、一心想登上火星的艾比蓋爾·哈里森（Abigail Harrison）也通過(guò)韋爾斯利女子學(xué)院的暑假實(shí)習(xí)項(xiàng)目參與了舒爾格的研究，考察液化沙雷菌（Serratia liquefaciens）在火星環(huán)境下的生長(zhǎng)情況。
“我對(duì)這項(xiàng)工作抱有很大的熱情，不斷迎接挑戰(zhàn)、解決謎題、尋找答案?！惫锷f(shuō)道，“我想親自在火星上四處行走，采集樣本，考察那些難以發(fā)掘的地點(diǎn)。”
佛羅里達(dá)大學(xué)植物病理學(xué)專(zhuān)業(yè)的安德魯·舒爾格利用NASA肯尼迪航天中心的火星實(shí)驗(yàn)室模擬了多種火星表面條件。
佛羅里達(dá)大學(xué)植物病理學(xué)專(zhuān)業(yè)的安德魯·舒爾格利用NASA肯尼迪航天中心的火星實(shí)驗(yàn)室模擬了多種火星表面條件。
滅菌因素
舒爾格和同事們?cè)谥伴_(kāi)展的研究中確認(rèn)了31種或能在火星表面生長(zhǎng)的地球細(xì)菌，但有一些關(guān)鍵條件：這些微生物必須避開(kāi)火星上的滅菌因素，如紫外線輻射等，并且微生物需要生活在穩(wěn)定、濕潤(rùn)、富含營(yíng)養(yǎng)物的環(huán)境中。
“這句話中有許多限定條件，”舒爾格說(shuō)道，“但如果你要問(wèn)：‘火星表面真有這樣的地方嗎？’答案是‘或許真的有?！?/p>
舒爾格指出，對(duì)于他們找出的細(xì)菌而言，火星大部分地表要么太冷、要么太干，要么既冷又干。但如果在穩(wěn)定環(huán)境中待10天以上，上述31種細(xì)菌中的部分細(xì)菌便有生長(zhǎng)繁殖的可能性。“所以這不無(wú)可能，但必須持續(xù)提供適宜的環(huán)境?！?/p>
圖為艾比蓋爾·哈里森正在照料實(shí)驗(yàn)室中的一臺(tái)冰柜。她是一名太空生物學(xué)家，正在研究微生物在火星環(huán)境下的生存狀況。
圖為艾比蓋爾·哈里森正在照料實(shí)驗(yàn)室中的一臺(tái)冰柜。她是一名太空生物學(xué)家，正在研究微生物在火星環(huán)境下的生存狀況。
生生不息
但火星表面什么地方才能長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)有穩(wěn)定的液態(tài)水呢？
“季節(jié)性斜坡紋線也許就是這樣一處地方，”舒爾格指出。一些科學(xué)家認(rèn)為，季節(jié)性斜坡紋線可能由從斜坡上緩緩流下的鹽水形成。
“這是我們下一個(gè)項(xiàng)目的主題：在火星條件下重建這些紋線的地質(zhì)化學(xué)成分。我們希望在接近火星表面的真實(shí)地質(zhì)化學(xué)條件下培育31種細(xì)菌中的任意一種?！?/p>
其它選項(xiàng)
火星地表附近的鹽或冰晶或許也能支持微生物生存。舒爾格指出，這些晶體可以在填滿液體的狹小空間內(nèi)保持一個(gè)適宜微生物生存的環(huán)境，名為包含體（inclusion）。包含體中可能含有能夠存活的細(xì)胞，也許來(lái)自航天器，也許源自火星本土。
舒爾格表示，除上述選項(xiàng)之外，我們還可以深入火星南半球的巨大撞擊坑——希臘盆地（Hellas Basin）。此處的大氣壓比別處稍高，溫度變化范圍也比其它地方更適合液態(tài)水的長(zhǎng)期穩(wěn)定儲(chǔ)存。此外，火星的地下巖洞也可能滿足條件。
“但如果有人問(wèn)我，我會(huì)到哪里尋找火星生命，我會(huì)不假思索地回答：借助火星漫游車(chē)，前往季節(jié)性斜坡紋線所在地開(kāi)展樣本采集任務(wù)?！笔鏍柛裾f(shuō)道。
保障科學(xué)性
然而，接近這些紋線所在地也存在一定問(wèn)題。
任何靠近紋線所在地的航天器必須進(jìn)行徹底消毒，原因有兩點(diǎn)：“我們不能用地球上的生物污染這些紋線，否則就無(wú)法確定哪些微生物是火星上原本就有的。”舒爾格指出，“我們必須保障研究的科學(xué)性。此外，可能存在液體環(huán)境的考察點(diǎn)尤其不能污染。地球上只要在有液態(tài)水的地方，生命總能想方設(shè)法將其攻占、進(jìn)行繁殖?！?/p>
“因此火星上有些地區(qū)是很特殊的，必須嚴(yán)加保護(hù)。我絕對(duì)支持這一做法。”舒爾格說(shuō)道。
圖為肯尼迪航天中心裝有實(shí)驗(yàn)中所用模擬火星土壤的罐子。
圖為肯尼迪航天中心裝有實(shí)驗(yàn)中所用模擬火星土壤的罐子。
模擬裝置
舒爾格拿到了NASA行星保護(hù)實(shí)驗(yàn)室一筆為期四年的撥款，正準(zhǔn)備開(kāi)始新一輪火星研究，包括在實(shí)驗(yàn)室中模擬季節(jié)性斜坡紋線等。
在舒爾格看來(lái)，這些紋線所在地也許是火星上最容易前往探索、也最可能存在液態(tài)水環(huán)境的地方。
“我們正在打造一套精確的季節(jié)性斜坡紋線模擬裝置，配有合適的地質(zhì)化學(xué)成分、接近真實(shí)情況的土壤、紫外線輻射、熱紅外條件、以及冷凍和解凍周期等。”舒爾格表示。
最終，科學(xué)家也許能在季節(jié)性斜坡紋線所在處培育出微生物，也許將無(wú)功而返。
“如果微生物無(wú)法在其中生長(zhǎng)，”舒爾格說(shuō)道，“那么下一個(gè)問(wèn)題就是：‘為什么它們無(wú)法生長(zhǎng)？導(dǎo)致微生物無(wú)法在紋線模擬裝置中生長(zhǎng)的關(guān)鍵原因究竟是什么？’”
