微生物能否在火星表面存活?冰晶或能支持微生物生存

2017年10月04日 07:00 新浪科技

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  新浪科技讯 北京时间10月4日消息,据国外媒体报道,在NASA肯尼迪航天中心的太空生命科学实验室中,科学家搭建了一颗微型火星。这一模拟环境将帮助科学家分析在火星上寻找生命的前景。

  科学家正在研究借助太空飞船到达火星的微生物该如何在火星上存活、繁殖、甚至适应严苛的外星环境。此外,新研究的重点是模拟现代火星上可能有微生物存活的地点,如地表附近含有暂时性、或永久液态水的部位。

  例如,火星上活跃的“季节性斜坡纹线”(Recurring Slope Lineae)便可能储存着液态水。这些纹线如同陡峭石坡上神秘的黑色手指,呈季节性增减。一些研究人员认为,它们说明目前的火星地表下方存在季节性盐水流。但也有人不赞同这一观点。目前该说法仍处于争议当中。

  条件与组合

  佛罗里达大学植物病理学专业的安德鲁·舒尔格(Andrew Schuerger)正致力于研究微生物是否能在冰冷的火星上生存与繁衍。

  在太空生命科学实验室中,舒尔格的微型火星模拟了火星表面环境的五点特征:高强度紫外线辐射、火星大气所含气体、低温、低压、以及空中的尘埃浓度(从超级清新到沙尘暴级别不等)。

  “15年来,我们用这五种条件和它们的排列组合开展了多次实验。”舒尔格表示。

  舒尔格的实验室中有一些装着模拟火星土壤的容器,模仿了太空飞船降落火星后面临的状况。此外,这里还有一些来自地球上极端气候区的土壤,如南极、北极、西伯利亚、智利阿卡塔玛沙漠和阿尔卑斯山等。实验室中四处放置着显微镜、干燥器、恒温箱等装置,还有各种各样的化学试剂。

  绰号“宇航员艾比”(Astronaut Abby)、一心想登上火星的艾比盖尔·哈里森(Abigail Harrison)也通过韦尔斯利女子学院的暑假实习项目参与了舒尔格的研究,考察液化沙雷菌(Serratia liquefaciens)在火星环境下的生长情况。

  “我对这项工作抱有很大的热情,不断迎接挑战、解决谜题、寻找答案。”哈里森说道,“我想亲自在火星上四处行走,采集样本,考察那些难以发掘的地点。”

佛罗里达大学植物病理学专业的安德鲁·舒尔格利用NASA肯尼迪航天中心的火星实验室模拟了多种火星表面条件。  佛罗里达大学植物病理学专业的安德鲁·舒尔格利用NASA肯尼迪航天中心的火星实验室模拟了多种火星表面条件。

  灭菌因素

  舒尔格和同事们在之前开展的研究中确认了31种或能在火星表面生长的地球细菌,但有一些关键条件:这些微生物必须避开火星上的灭菌因素,如紫外线辐射等,并且微生物需要生活在稳定、湿润、富含营养物的环境中。

  “这句话中有许多限定条件,”舒尔格说道,“但如果你要问:‘火星表面真有这样的地方吗?’答案是‘或许真的有。’”

  舒尔格指出,对于他们找出的细菌而言,火星大部分地表要么太冷、要么太干,要么既冷又干。但如果在稳定环境中待10天以上,上述31种细菌中的部分细菌便有生长繁殖的可能性。“所以这不无可能,但必须持续提供适宜的环境。”

图为艾比盖尔·哈里森正在照料实验室中的一台冰柜。她是一名太空生物学家,正在研究微生物在火星环境下的生存状况。  图为艾比盖尔·哈里森正在照料实验室中的一台冰柜。她是一名太空生物学家,正在研究微生物在火星环境下的生存状况。

  生生不息

  但火星表面什么地方才能长时间储有稳定的液态水呢?

  “季节性斜坡纹线也许就是这样一处地方,”舒尔格指出。一些科学家认为,季节性斜坡纹线可能由从斜坡上缓缓流下的盐水形成。

  “这是我们下一个项目的主题:在火星条件下重建这些纹线的地质化学成分。我们希望在接近火星表面的真实地质化学条件下培育31种细菌中的任意一种。”

  其它选项

  火星地表附近的盐或冰晶或许也能支持微生物生存。舒尔格指出,这些晶体可以在填满液体的狭小空间内保持一个适宜微生物生存的环境,名为包含体(inclusion)。包含体中可能含有能够存活的细胞,也许来自航天器,也许源自火星本土。

  舒尔格表示,除上述选项之外,我们还可以深入火星南半球的巨大撞击坑——希腊盆地(Hellas Basin)。此处的大气压比别处稍高,温度变化范围也比其它地方更适合液态水的长期稳定储存。此外,火星的地下岩洞也可能满足条件。

  “但如果有人问我,我会到哪里寻找火星生命,我会不假思索地回答:借助火星漫游车,前往季节性斜坡纹线所在地开展样本采集任务。”舒尔格说道。

  保障科学性

  然而,接近这些纹线所在地也存在一定问题。

  任何靠近纹线所在地的航天器必须进行彻底消毒,原因有两点:“我们不能用地球上的生物污染这些纹线,否则就无法确定哪些微生物是火星上原本就有的。”舒尔格指出,“我们必须保障研究的科学性。此外,可能存在液体环境的考察点尤其不能污染。地球上只要在有液态水的地方,生命总能想方设法将其攻占、进行繁殖。”

  “因此火星上有些地区是很特殊的,必须严加保护。我绝对支持这一做法。”舒尔格说道。

图为肯尼迪航天中心装有实验中所用模拟火星土壤的罐子。图为肯尼迪航天中心装有实验中所用模拟火星土壤的罐子。

  模拟装置

  舒尔格拿到了NASA行星保护实验室一笔为期四年的拨款,正准备开始新一轮火星研究,包括在实验室中模拟季节性斜坡纹线等。

  在舒尔格看来,这些纹线所在地也许是火星上最容易前往探索、也最可能存在液态水环境的地方。

  “我们正在打造一套精确的季节性斜坡纹线模拟装置,配有合适的地质化学成分、接近真实情况的土壤、紫外线辐射、热红外条件、以及冷冻和解冻周期等。”舒尔格表示。

  最终,科学家也许能在季节性斜坡纹线所在处培育出微生物,也许将无功而返。

  “如果微生物无法在其中生长,”舒尔格说道,“那么下一个问题就是:‘为什么它们无法生长?导致微生物无法在纹线模拟装置中生长的关键原因究竟是什么?’”(叶子)

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