揭秘美行星保护计划:严防地球生物污染外星

未来将登陆火星的新型探测器 无尘室中的海盗号火星探测器,1976年携带生命探测器登陆火星。 据美国太空网报道, 美国航天局致力于在宇宙探索中,尽可能避免地球和外星球之间微生物和生命体的交叉性污染。长期以来,科学家一直致力于寻找外星人,希望能够在别的星球上发现生命体。但可能会出现一种令科学家们非常尴尬的情况:有朝一日真的在外星球上发现了生命,而这些生命实际上却源自地球!每个宇宙飞船从地球上离开驶向宇宙,很可能搭载着数百万计的微生物细菌抵达外太空。美国宇航局希望未来能够启动“火星标本返回任务”,将火星的勘测样本送返至地球。而努力避免火星和地球之间的微生物交叉性污染应是重中之重。9月份发表在英国期刊《微生物学趋势》的一篇报道阐述了当前美国宇航局的行星保护策略和计划。美国宇航局行星保护计划该篇研究报道的作者是美国佛罗里达州大学肯尼迪航天中心微生物学、细胞科学系教授韦恩-尼科尔森(Wayne Nicholson),他说:“假如地球陆地上的虫子抵达火星,它们是否可以存活生长?或者它们能否在极端的外星球环境中繁衍?迄今为止,我们的研究结果显示地球上的微生物是无法在火星上生存的!”即使如此,美国宇航局仍然实施了行星保护措施,确保搭载在宇宙飞行器上的细菌不污染外星球的环境。首先要关注的是“返航感染”,也就是外星生命形式被搭载返回地球后,是否会对地球生物圈构成影响;其次要关注的是“向外污染”,当地球上的微生物乘坐太空飞船驶向其他行星时,有可能在那里扎根繁衍。美国宇航局行星保护办公室成员凯瑟琳-康利(Catharine Conley)说:“首要问题当然是保护地球不被外星球生物所污染。但实际上我们还从未在外太空采集回任何可能的生命形式样本,因此从实际出发,我们应当更多地关注对外污染。”从一开始就小心翼翼行星保护计划启动之初就着重关注“返航感染”。自从前苏联于1957年成功发射第一颗人造地球卫星进行太空探索任务之后,国际科学理事会专门成立了空间研究委员会(COSPAR)来加快国际空间探索。他们的职责之一就是行星保护计划。1967年签署的“外太空条约”正式规划了所有国家从事太空探索的全球性指导方针。该条约声明:任何外太空探索活动,包括月球和其他行星,都必须尽可能避免出现生物污染。美国科罗拉多州立大学天体物理学和行星科学教授拉里-埃斯波西托(Larry Esposito)称,虽然人们一直期望科学界努于探索新的太空领域,但在人类探索太空过程中避免返航感染显得更加重要。“尽管可能性微乎其微,返航感染仍然是最大的威胁。” 埃斯波西托说:“事实上,我们生活在地球上,能够决定自己的生存方式,同时也是整个地球生态系统的一部分。如果不对返航感染未雨绸缪,很可能对地球生态系统构成潜在的威胁。”近年来,向外污染也成为一个重点,特别是对火星进行探测并寻找可能的生命形式之后。今年3月份,国际空间站的宇航局进行了LOCAD-PTS探索实验,这是行星保护技术的首次测试。该实验使用高科技棉签对宇航员的手套进行清洁,然后监测棉签以检查微生物。实验结果几乎没发现任何细菌,但在15处发现了带有真菌印迹的葡聚糖。严禁微生物搭便车保护程序的确定取决于两个因素:太空任务的类型(飞越、轨道盘旋、登陆或漫游)和目标星体存在生命的可能性。太空任务分为5大类,“返回地球”被归为V类。一旦任务被明确,美国宇航局将多管齐下减少太空飞船上的微生物。所有的程序操作都是在无尘环境中进行,利用专门的气流系统过滤掉污染物。在清洁之前,科学家利用抽样调查来测定出飞船上的孢子数量。用消毒棉签对太空飞船上的指定区域进行微生物样本采集,将收集到的样本放在孢子培植区进行孵化,同时使用复杂的运算方法计算出总体污染程度。目前,美国宇航局进行太空灭菌的方法叫做“干热杀菌法”,在对飞船进行清洁后,使用一个烤箱加热至112摄氏度对其进行30个小时的烘烤。这种方法曾用于上世纪70年代“海盗号”火星探测器的灭菌处理并沿用至今。康利表示,清洁程序可将飞船的孢子含量从最初的每平方米300个降至每平方米0.03个。由于0.03只是统计学上的数字,而不是一个整体的孢子,因此飞船被认为处于安全状态,不会遭受微生物污染。尝试新的清洁措施美国宇航局将在未来太空任务中实施更严格的清洁措施,目前正考虑在近期采用两种特殊的方法。第一种方法称作“鲎变形细胞溶解物化验分析”,用于搜寻是否存在微生物细胞壁物质。该方法最初用于制药工业,其优势在于无论对活性的还是死亡的有机体都具有较高的灵敏性,能够较快地作出反应。第二种方法称作“三磷酸腺苷分析”,主要用于探测三磷酸腺苷(ATP),该物质是所有活细胞产生的基本能量来源。该方法也可以同时探测到活性的和死亡的细胞,是一种理想的生物污染信号。生命的证据即使执行严格的清洁程序,仍会有数以百万计的细菌从地球飞向太空。科学家又如何确定在其他星球上发现的生命体不是地球生物污染的结果呢?“在搜寻外太空生物时,我们当然不希望被地球生物所欺骗。”埃斯波西托解释道:“这将混淆外星生命和地球生命。”为了分辨潜在的外星生命,美国宇航局在之前的探索任务(像“海盗号”探测器)中收集了详尽的样本采集情况,以期与可能的新生命形式进行对比。康利称,当前的DNA测试方法证明,迄今为止在外太空发现的生命形式全部源自地球。科学家预测外星生命具有与地球上已知生物完全不同的DNA结构(加入它们有DNA的话)。随着天体生物学家继续寻找外星生物,对地球及整个太空环境的保护将始终是优先考虑的问题。埃斯波西托说:“我们关注任何生命形式,既不希望地球被外星生命所污染,也不希望地球微生物感染其他星球。”
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