作者:晋楠 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/3/30 15:22:41
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偷渡去火星?
强紫外线能杀死绝大多数地球微生物

8小时NASAE-MIST气球平流层飞行可杀死最顽固微生物。图片来源:David J. Smith/NASA

梦想在火星上找到生命的天体生物学家有一个共同的噩梦。如果打算寻找火星微生物的飞船上携带了地球细菌,如果它们愚弄了实验人员,或者污染了这颗红色星球会怎样呢?现在,地球上的一项新研究至少在一定程度上减轻了这些担忧,它表明8小时的强紫外光能够杀死大量即便是最顽固的细菌。

星际污染并非不理智的担忧。一些最适宜在火星上生存的微生物在一开始“偷渡”的几率很高。2003年的一项调查在加利福尼亚州帕萨迪纳市美国宇航局(NASA)喷气推进实验室组装火星探测器的最干净的房间中,发现了一种特殊的顽固菌种——杆状细菌芽孢杆菌。

该菌株SAFR-032可以几乎不需要营养的干燥条件下以孢子形成生存下来。它能够从数轮高强度化学消毒剂下逃生,甚至还被发现可以在国际空间站外的外太空存活18个月之久。

根据国际空间站实验和其他实验,来自日光的直接紫外线是最容易杀死它的办法。最新实验通过将SAFR-032暴露在地球上模拟火星的地方——地球同温层,证实了这一点。

像火星一样,同温层稀薄、干燥、寒冷、营养贫瘠,且受到猛烈紫外线辐射。所以在2015年10月,加州山景城NASA爱慕斯研究中心(ARC)微生物学家David Smith及其团队在新墨西哥州和德克萨斯州用一个31公斤的气球开展了SAFR-032样本实验。

气球上挂着一个有效载荷,可以将平板伸到稀薄的同温层,让数千万的孢子暴露在其中,其数量远超过可能黏附在“好奇”号漫游者表面“偷渡”去火星的5.6万个孢子。“那简直是我们的噩梦,为了更好地了解那些细菌群落会如何反应,我们对此非常专注。”Smith说。

Smith团队在近日发表于《天体生物学》的研究中称,8小时后,仅有不到10万个孢子存活。“这令人安慰。”华盛顿特区NASA行星保护官、负责管理污染风险的Catharine Conley说,它表明自20世纪70年代北欧海盗号火星探测器发射以来,放松这一标准是合理的。

组装完毕之后,两个海盗号着陆器分别曾在112℃中烘焙了一天多,从而让细菌数量减少到4个数量级。到20世纪90年代探路者号任务,工程师们放弃了这一步,认为火星非常干燥,细菌不会生存。

从这项研究以及此前的研究中可以发现,日光也可以像烘焙一样具有杀毒作用。“从数据统计来看,我们仍可以有信心地说我们在保护火星。”Conley说。

“知道这些数据非常好。”德国科隆航空太空中心微生物学家Ralf Möller说,他曾开展将SAFR-032暴露在国际空间站外的一项实验。“对我的实验室来说,至少它有很重要的影响。”

但是外部专家也指出了Smith实验的另一面。处于延伸板背面遮阴面的孢子似乎并未受到影响。在同温层所有的严酷条件中,实际上只有来自阳光的紫外线辐射会产生作用。真正的太空探测器通常包括外罩、折缝、内部构件等庇荫面,甚至会有数层已经死亡的孢子。

“它们建造这些探测器的目的并不是要用紫外线杀死微生物。”加州山景城搜寻地外文明学会天体生物学家John Rummel说。为了确定“偷渡”细菌是否可以在火星上存活,实验中需要用更多复杂表面,“而不是那些方便微生物生态学家对孢子计数的结构。”他说。

在未来研究中,Smith希望测量其他表面和其他种类的有机物。Möller表示,另一个有趣的问题是能够在同温层生存下来的细菌是否会进化出遗传优势。

·最终,将探测器送到火星上最潮湿、最温暖的地方搜寻生命将需要更严格的控制,可能又要回归过去的实践方法。今天,漫游者在探索火星上相对不宜居的地方。但可能存在近地表潜水层或冻冰的地方,如从陡坡上周期性地流下卤水的反复出现的坡线则被认为是“特殊的区域”,需要更仔细的研究,而目前的探测器在没有进一步消毒的情况下难以做到这一点。

·Conley说,探索那些地方或者登陆到木卫二和土卫二上可能栖息着地下海洋的裂缝附近,或许要重新引入烘焙的过程。Rummel则认为,尽管该方法对工程师担心的问题增加了热抵抗力,但它可能已经迟了。“我们在探测器消毒方面的最大问题是,在海盗号之后我们就没再继续杀菌。”他说。(晋楠编译)

 
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