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星际海关检疫计划  

2010-02-03 15:17:29|  分类: 天文 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 “行星保护计划”的仁兄们正在为太空环保事业出力,他们在研究怎样消灭从外星来的微生物,同时阻止地球上的微生物到太空漫步。

文 | 桂祺莹

美国的一个太空舱意外堕入墨西哥的荒郊小镇。几个小时后,小镇变成了死城,街道上躺满尸体。致命源来自附着在太空舱上的“仙女座”病毒,“仙女座”迅速变异,人类的未来命悬一线。这是小说《天外来菌》(The AndromedaStrain)中的场景,作者是当今美国最受欢迎的作家迈克尔·克莱顿。

这部1969年发表的作品真实展现了外星物种带来的可怕后果。我们对外太空知之甚少,如果“仙女座”真来到地球,很有可能,地球上的科学家们连发现都来不及。另一方面,每个从地球出发的航天器,很可能搭载着数百万的微生物抵达外太空,成为别的星球的“仙女座”。这是约翰·鲁梅尔(John D. Rummel)每天都担心的事情,他是NASA行星保护项目组专家,带领着100多名科学家执行出行航天器杀菌任务以及返航航天器感染风险分析。他的工作,就是确保从地球出发的航天器上携带的细菌不污染外星球的环境,确保从外星球返航的航天器以及所带样本不污染地球的环境。

给我热死它们

“许多科学家认为,火星上的辐射会立即杀死地球上的任何微生物,但太空生物学的研究表明,有些微生物能突破这个限制。”鲁梅尔说,“就像地球上极端环境中存活的生命。我不想生活在黄石公园沸腾池中,但也有微生物很喜欢它。”

鲁梅尔说的是事实。1 9 6 7 年4 月,NASA的“勘测者3”探测器(Surveyor3)降落在月球,3年后,当宇航员将其召回,他们发现探测器上仍然有幸存者—这些微生物逃过了发射时的冲击、缺氧和辐射轰击。

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执行“行星保护计划”。

“NASA早期的太空计划认为月球不需要被保护,认为月球敌视所有生命,它的表面死气沉沉。而火星不一样,有生命存在的可能性。执行火星任务的航天器‘海盗号’(Viking)就经过了严格的行星保护程序。”NASA行星保护项目组成员凯瑟琳·康利(Catharine Conley)说。

所有送往火星的太空探测器中,只有“海盗号”进行了充分的灭菌。“海盗号”的灭菌方法被称为干热杀菌法,是NASA唯一获得批准的航天器的灭菌方法。具体操作是将航天器放置于一个111.7℃的巨大烤箱中,烤制时间为54小时,然后检验存活微生物数量。“这个过程会一直持续下去,直到微生物的数量低到造不成危害为止。整个任务进行了6000多项化验。所有将到太空遨游的部件必须通过100级的无尘室处理。”鲁梅尔说,“我们不希望过几年再去火星的时候,发现了来自地球的生物。”

这也是2003年9月,NASA让处于死亡状态的“伽利略”探测器坠入木星的原因。“必须这样做,这是我们花了数百个小时分析磁强计读数、照片和其他由‘伽利略’探测器传送的数据后得出的结论。”鲁梅尔说。

NASA原本计划让“伽利略”在环木星轨道上运行下去,但考虑到它的燃料即将用尽,在木星引力的作用下,其运行轨道有可能发生变化,很有可能会与木卫二相撞。如果真是这样,附带在“伽利略”上的地球微生物将被带至木卫二,这是科学家不愿看到的。因为探测结果显示,木卫二也许是太阳系中最有可能存在地球以外生命的地方之一。

“‘伽利略’未经过消毒,它上面的微生物在温度适合和射线照射下将产生质变。尽管它拥有保护隔层,但在飞行的摩擦中隔层会逐渐脱落,微生物将被释放出来。”鲁梅尔解释说,“我们担心地球的微生物‘向外污染’木卫二,所以让‘伽利略’撞向了木星。”

我们怎样去污染外星

来自地球的微生物几乎可以被视为太空中的一种新污染,在NASA等太空探索者们看来,它不仅会给可能存在生命的外星带去威胁,还可能误导整个寻找外星生命的探索。

2009年3月份,国际空间站的宇航局用LOCAD-PTS检测仪器做了一次实验,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。实验在15处发现了带有真菌印迹的葡聚糖(见本期辞典)。科学家预计,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。在搜寻外太空生物时,他们当然不希望被地球生物所欺骗。“说不定哪天我们在火星上找到了生命,最后却沮丧地发现不过是科罗拉多某种面包上的霉菌。”

实际上,为了分辨潜在的外星生命,NASA在“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。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。因为“海盗号”经过严格的消毒,这个结果比较可信。

但并不是所有的探测器都有像“海盗号”这样的觉悟,因为“海盗号”用的是干热消毒法,而电子等热敏感设备无法进行干热处理。“现在一系列的电子产品让我们的航天器更小、更轻、更便宜。但这些材料不能承受热量。”鲁梅尔解释说,“应该有更好的方法取代干热灭菌法,而NASA将在未来太空任务中实施更严格的清洁措施。”

据鲁梅尔介绍,目前被认为靠谱的一种替代方法是先把消毒室变成真空,让过氧化氢注入,达到指定的蒸气浓度,用过氧化氢杀菌消毒。研究人员在这种方法下测试了一系列不同的金属的兼容性,以便观察在过氧化氢中,在暴露状态下的样本金属属性是否改变,结果让人满意。

2009年10月的《微生物》杂志上也带来一个好消息。NASA下属喷气推进实验室的科研人员说,他们有新的技术,能在返航的航天器上找到细菌芽孢的位置。芽孢是一种细胞内的微生物休眠体,又称内生孢子,适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞。其数量及其生长状况等是鉴定细菌的依据之一。

测试方法其实很简单,先在被检测物表面约一角钱硬币大小的地方涂上铽,然后将其置于紫外线灯下照射,几分钟内,人们通过显微镜和特殊相机便能看到是否有细菌芽孢,因为铽能把细菌芽孢的主要物质吡啶二羧酸变成明亮的绿色。

美国国土安全部化学生物研究项目负责人詹姆士·安东尼也看上了这项太空技术。他准备从NASA那里把这个技术拿过来搞“反恐生物战检测”,因为它确实快捷实用。

地球和火星需要保护吗?

不过,行星保护程序本身的进度繁杂、缓慢,激怒了它的多数反对者。在美国科罗拉多州,一个大人物认为从其他星球受到感染是无稽之谈。他就是罗伯特·祖布林(Robert Zubrin),火星协会的主席。火星协会有5000多名付费会员,职务五花八门,他们对一切与火星有关的科研有兴趣。

“行星保护简直可以说是神经质的病态行为,就是它让火星探索的脚步变慢。如果NASA不把精力放在费力地清除探测器微生物上,它本来可以承担更多的项目,然后更迅速地执行它们。”火星协会主席祖布林如此说。

祖布林先生坚定地认为火星和地球不需要保护。他说,地球和火星老早就开始互相污染了。科学家估计,每年有88磅的火星岩石落入地球。“行星保护的想法源于早期的理论—行星原本是相互隔离的。但其实它们并不是这样。”祖布林说,“就好像人们搞海关隔离,但人并无法阻止加拿大的鸟飞到美国去。同样道理,火星上的物质也能飞到地球来,事实上这样的污染已经进行了几亿年,危险可能来自火星表面的陨石撞击。”

“虽然祖布林先生的理论听起来有些道理。”鲁梅尔说,“但它最终只是一个理论,没有任何科学证据证明火星岩石已进行到地球。”“我们20世纪70年代才逐渐了解,地球细菌能够在超过100℃依然能茁壮成长,其他极端恶劣的环境也是如此。毫无疑问,火星具有的环境类型,其实比较适合地球某种形式的微生物生存。”鲁梅尔说。“幸运的是,NASA不需要考虑祖布林先生所说的那种情况。就像1958年电影《陨星怪客》(The Blob)中那样,如果男主角史蒂夫·麦奎因都不能预知外星怪物的到来,我还会有什么机会?”

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