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科学家要去月球找50年前人类留下的粪便

导语:据外媒报道,阿波罗11号登月至今已经将近50年了。尼尔·阿姆斯特朗标志性的足迹仍留在那里,没有受到干扰——月球上没有大气,因此也没有风能将足迹吹走。不过, ...
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[天文航天] 科学家要去月球找50年前人类留下的粪便

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据外媒报道,阿波罗11号登月至今已经将近50年了。尼尔·阿姆斯特朗标志性的足迹仍留在那里,没有受到干扰——月球上没有大气,因此也没有风能将足迹吹走。不过,人类在月球上留下的更大“印记”,或许是6次阿波罗登月任务留下的96袋人类排泄物。

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▲今天的月球上仍然保留着阿波罗任务宇航员留下的足迹,同样留在月表上的还有宇航员的排泄物  

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▲1969年阿波罗登月舱旁边的一个垃圾袋  

没错,勇敢的宇航员们在去月球的路上,甚至可能是在月球表面活动时,将用过的尿布放到了袋子里。现在,这些袋子还留在那里,没有人知道它们变成了什么。科学家们想回到月球上,为一个将对我们未来探索火星有深远影响的问题寻找答案。这个问题就是:这些袋子里有生命吗?

人类的粪便可能很恶心,但也充满了生命。粪便大约50%的质量是由细菌组成的,代表着生活在肠道中的1000多种微生物的一部分。每一坨粪便中都生活着一个奇妙的生态系统。在39亿年以上的时间里,地球一直是这些生命的家园,并孕育出更多的生命,而据我们所知,月球在这段时间里一直是贫瘠和没有生命的。

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▲细菌占人类粪便重量的50%以上  

随着阿波罗11号登月成功,人类把地球上的微生物带到了目前为止最极端的环境中。这意味着月球上的人类粪便——连同袋子里的尿液、食物垃圾、呕吐物和其他垃圾以及可能含有的微生物——代表着一种自然的、但并非有意为之的实验。

这个实验将回答的问题是:在月球严酷的环境下,生命会有多大的韧性?如果微生物能在月球上存活,那它们能在星际旅行中存活吗?它们是否有能力在宇宙中播种生命,包括在火星这样的地方?

宇航员将粪便装在袋子里丢在了月球表面?   

尼尔·阿姆斯特朗从阿波罗11号的“LM-5鹰”登月舱下来,成为第一个登上月球的人类。他拍摄的第一张图片显示,月球表面布满了大大小小的撞击坑,同时还可以看到一个被丢弃的白色垃圾袋。

我们不能确定这个袋子里是否有粪便(当时登月的另一位著名宇航员巴兹·奥尔德林拒绝就此事发表评论),但根据美国国家航空航天局(NASA)历史办公室的说法,月球上确实存在一个类似的袋子,里面含有人类粪便,或者至今仍含有人类粪便。

1972年,阿波罗16号宇航员查理·杜克(Charlie Duke)在月球上待了71个小时。他近日证实了当时的机组人员在月球上留下了人类粪便。“我们确实这么做了,”他说。“我们把收集到的尿液放在一个水箱里……我认为我们有过几次排便,但我不确定(粪便)是不是在一个垃圾袋里。我们在月球表面扔了几袋垃圾。”

杜克表示,他们最后还是把垃圾袋扔了出去,以为所有东西都会被太阳辐射消毒。“如果有什么东西幸存下来,我会非常非常惊讶,”他说道。另一方面,在返回地球的时候把垃圾袋一起带回去并不是一个实际的选择。

“月球任务的设计非常谨慎,重量是一个非常大的问题,”佛罗里达大学空间生命科学家安德鲁·舒尔格(Andrew Schuerger)说,“因此,你如果想捡一些月球上的岩石,那就应该扔掉那些对增加安全边际没有必要的东西,这是有道理的。”不久前,舒尔格与人合著了一篇关于月球上微生物生存能力的论文。

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据美国国家航空航天局称,在飞往月球的过程中,宇航员们依靠“一个绑在屁股上的塑料袋来收集粪便”,这确实是一个令人恶心且繁琐的过程。从阿波罗11号开始,宇航员开始用上了一种新式的“最大吸收力服装”,其实就是用超强吸收性能的高分子材料制成的短裤——加强版纸尿裤。

这种太空纸尿裤解放了宇航员的排便过程,他们在解决自然需求之后,将一个个装有纸尿裤的白色垃圾袋留在月球上。

随着阿波罗11号登月50周年纪念日的到来,人类在不久的将来重返月球的兴趣被重新点燃。特朗普政府的目标是最早在2028年回到月球。NASA在预算上也有动力来建造一个“月球门户”(lunar gateway),这是一个可供居住的月球轨道平台空间站,将围绕月球运行,允许进行长期的月球任务,并为最终的人类火星任务做好准备。

当我们为这些旅程做准备时,粪便是我们必须重返月球的另一个原因。

如果粪便细菌都死亡了,那将意味着什么?   

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科学家们提出的“垃圾袋里是否有生命存在”的问题尽管看起来很傻,但这或许能让我们进一步了解生命所能承受的极端环境。当我们探索这一问题的时候,我们也能了解人类污染地外天体的潜力,或者甚至是在天体上播下生命种子的潜力。这些就足够让我们回到月球去收集一些样本了。

舒尔格说,这些垃圾袋“是地球上所有含有大量真菌、细菌和病毒的物品中保护得最严密的”(真菌是另一类可能存活下来的微生物)。对天体生物学家来说,这意味着这些袋子是月球上最有趣的物体。

尽管如此,舒尔格表示,在任何一个垃圾袋里,任何生命存活下来的可能性都很小。他和同事们最近完成了一项分析,模拟了地球微生物在月球上遗留的航天器的任何表面上仍然存活的可能性。这些垃圾袋可能得到了更好的保护(稍后会详细介绍),但同样也经受着苛刻条件的考验。

在许多方面,地球都是如此适宜生命生存,而月球却并非如此。月球没有一个起保护作用的磁场,因此不能使最强大和最具破坏性的宇宙辐射偏转;它也没有能够吸收太阳紫外线的臭氧层。

月球的真空表面不适宜生命生存。由于没有大气层,月球白天和晚上都会经历剧烈的温度波动:夜晚的温度可以是零下173摄氏度,白天的温度则能达到100摄氏度,即地球表面水的沸点。极有可能的情况是,宇宙辐射和极端温度共同杀死了垃圾袋里的微生物。舒尔格表示,袋子里任何生命体的存活都是“低概率”的,“但这是所有登月生命中的最高概率。”

如果粪便细菌是活的……   

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在解决自然需求之后,宇航员将一个个装有纸尿裤的白色垃圾袋留在月球上。

地外智慧生命搜寻协会(SETI Institute)的生物学家玛格丽特·雷斯(Margaret Race)表示,尽管月表条件十分恶劣,但不要失去希望,“微生物不需要太多保护”。

毕竟,我们在地球上所能看到的几乎所有地方都发现了细菌生命,比如格陵兰岛冰川下2000米的海底,靠近灼热的热泉的地方。在阿波罗16号任务中,宇航员们进行了一项实验,他们将9种微生物样品放在飞船外部,让它们暴露在太空中最恶劣的环境中。样品中的许多微生物都幸存了下来(尽管在太空中的几天并不等同于在太空中的50年)。

“我们对生命的定义并不是说,‘它永远不能超过这个温度,这个盐度,或者这个酸性水平’,”玛格丽特·雷斯说,“每次我们在不同地方寻找,都能发现生命。”

要让这些微生物存活,或者至少使它们复活,还需要做很多工作。如果没有水分,细菌就不能增殖或生长。首先,人类的排泄物必须包装得非常好,这样微生物生活的环境才能保持湿润。NASA科学家马克·卢皮塞拉(Mark Lupisella)说:“在密闭的尿布(潮湿)环境中,细菌想必应该可以进行复制。”

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载人登月任务的着陆地点,即人类粪便在月球表面的分布地点  

这些垃圾袋必须完好无损,考虑到月球上剧烈的温度波动,这一点我们不是很确定。它们可能会在加热和冷却过程中因机械力而撕裂。舒尔格说:“此外,我们也不知道在阳光下袋子的内部温度会达到多少。”他表示,如果温度超过100摄氏度,细菌在月球上可能只能存活几天或几周。

卢皮塞拉表示,即使袋子里的所有生命全部死亡,这些包也仍然值得研究。科学家或许能弄清楚这些微生物在月球上生活了多长时间,以及它们是否演化或适应了环境。“这会耗费大量精力,但我们有可能辨别出这些生命形式是否在早期发生了突变,”卢皮塞拉说道。他还表示,自然选择极有可能在这些垃圾袋中发挥作用,导致微生物演化并最终幸存。如果粪便中只有一些能够在月球上生存的微生物,那它们就能生长和传播。

再强调一次,这是我们留下过生命的最极端的环境,也可能是生命曾经到过的最极端的地方。我们需要知道生命在这种环境下有(或没有)多大的耐受力。

另一种可能是,一些微生物会复活。换句话说,这些微生物在月球上休眠数十年后,可能会在合适的条件下恢复生机。在地球上,北极地区的细菌孢子(形成保护层的休眠细菌)就曾在冰冻数千年后再次复活。如果粪便中的孢子能在月球上存活数十年后复活,那将是一件很有意思的事情。

在微生物学中,这样的研究非常有趣,而评估微生物生命的极限对于火星之旅来说,将是无价的。

月球粪便对未来火星任务的意义   

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阿波罗11号的白色垃圾袋仍然留在月球上,我们应该重返月球,将这些人类粪便样品保存起来,供进一步的研究  

如果微生物能在月球上存活一段时间,那它们就更有可能在火星上生存,因为火星拥有稀薄的大气层,环境更宜居,而且有水流的迹象。科学家对火星最关心的问题包括火星上是否有生命,或者是否曾经有过生命。普遍的看法是,如果火星存在生命,那这些生命可能看起来很像细菌,或者其他一些非常简单的单细胞生物。

然而,如果我们成功到达火星,然后不小心用我们的排泄物污染了这个星球,那这些问题就会变得更难回答。我们怎么知道在火星上发现的生命是真正来自火星,还是来自地球?如果地球上的微生物喜欢上火星环境并传播开来,那可能就没有办法消除这种影响了。

1967年签署的《联合国外层空间条约》(UN Outer Space Treaty)规定,成员国“应避免对太空和天体造成有害污染”。在我们的火星之旅中,这一点可能会很难做到,因为无论我们走到哪里,我们的排泄物也会去到哪里。

了解月球上的粪便有助于思考地球生命的可能起源   

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阿波罗16号上的微生物生态评估设备,该实验的设计目的是了解微生物生命能否经受住太空旅行的考验  

随着新登月计划的制定,我们需要仔细考虑应该如何保存阿波罗着陆点的遗留物。据报道,只要着陆位置距离阿波罗飞船着陆点不到100米,就有可能对这些物体造成破坏。保护人类在月球上探索的历史也意味着保护这些“垃圾”,不仅因为其具有巨大的历史价值,也因为它们有着重要的科学价值。我们需要保护这些地点,这样科学家才能回到那里采集样品。

了解月球上保留着完整的人类排泄物还可以为人类的想象提供燃料。例如,我们可以考虑生命根本不是起源于地球的假设,相反,生命可能是来自另一个世界的微生物播下的种子。

现在让我们假设一颗小行星疾驰而过,撞向月球,并将阿波罗任务的粪便抛入太空深处(这是一种极端假设的情况)。这些“种子”能在更广阔的宇宙中孕育生命吗?也许可以。在这种情况下,地球上的生命是否可能是由外星宇航员的粪便播下的呢?“据我所知,没有一个主流的理论涉及宇航员的尿布,但从科学角度来说,这整个想法是完全有可能的,”卢皮塞拉说道。

如果微生物能在月球上存活,即使处于休眠状态,也意味着微生物能在太空深处存活很长一段时间。也就是说,微生物可以在不同星球间旅行,传播生命。“简单的生命能像无线电波一样在宇宙中传播(仅仅是自然地在宇宙中传播)吗?还是需要等待数十亿年,直到拥有宇宙飞船的科技物种将其传播开来?”行星科学家菲尔·梅泽尔(Phil Metzger)最近在社交媒体上问道,“这只是我们重返月球后要努力回答的许多重要科学问题之一。”

生命是宝贵的奇迹,即使我们粪便中的微生物也同样如此。让我们对其中一些微生物可能在月球上存活的事实感到敬畏吧,因为这将意味着生命有潜力播撒在一个死亡的星球上,不管这个星球有多小。

来源:新浪科技  作者:任天

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