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一项新的研究表明,类似于地球上的微生物在火星恶劣的环境中难以生存,但如果给予一些保护,它们并非不可能在那里存活。这一发现支持了类似的先前研究,并为以下理论提供了可信度:如果微生物生命曾经在火星上出现,那么它们可能至今仍存在于这颗行星的表面之下。
火星在大多数方面都是我们所知生命的可怕栖息地:冬季温度会降至零下 100 摄氏度以下,大气层几乎不含氧气,并且由于缺乏强大的臭氧层,火星表面受到紫外线(UV)太阳辐射的轰击。
在一篇提交给《行星与空间科学》的论文中,该论文于 2 月 22 日发布在在线预印本库 arXiv.org 上,一组意大利研究人员介绍了将多种陆地细菌置于模拟火星条件下的结果。朱塞佩·加莱塔是意大利帕多瓦大学的天文学家,他和他的同事将细菌物种,包括来自芽孢杆菌属的三个菌株和耻垢分枝杆菌的一个菌株,引入到他们的 LISA 和迷你 LISA 实验舱中。
这些封闭舱提供了一个粗略的火星表面模拟——它们通过液氮冷却以产生极端的火星低温,沐浴在紫外线照射下,并充满低压二氧化碳大气。(迷你 LISA 是一系列小型封闭舱,旨在延长单罐冷却剂上实验的运行时间;该实验室位于帕多瓦的一座中世纪城堡中,这是一个历史遗址,每周只能接受一次冷却剂交付。)研究人员改变了环境参数,以模拟火星上根据季节和一天中不同时间发现的截然不同的条件。
加莱塔和他的同事发现,细菌相对较好地应对了温度、低压和缺氧,但紫外线强度几乎在几分钟内就消灭了菌落。即使是极端微生物耐辐射奇异球菌,它可以承受比杀死人类的伽马射线强数百倍的巨大冲击,也无法在紫外线照射下存活 10 分钟。
过去已经进行过类似的实验,包括许多旨在确定陆地微生物搭乘前往火星的航天器并污染这颗红色星球的威胁的实验。在这些研究中,紫外线照射也被证明是细菌的致命力量,尽管其他大气影响似乎至少延缓了细菌菌落的生长。
意大利研究小组发现,细菌孢子比活性细胞表现好得多;芽孢杆菌孢子存活了一个多小时,尽管数量很少。(也许与直觉相反,在模拟火星冬季(零下 80 摄氏度)期间存活的孢子实际上比夏季(23 摄氏度)期间更多。)该研究的作者报告说,如果孢子免受紫外线照射(就像在火星冰冻表面之下或洞穴中可能发生的那样),它们会在液态水存在的情况下重新激活之前稳定在休眠状态。“这对火星很重要,因为如果存在地下水,这可能意味着生命可以在某些生态位中生存,”加莱塔说。
加莱塔指出此类研究的一个主要警告——假设火星生命(如果曾经存在)与地球生命有任何相似之处。如果泛种论或行星之间早期生命转移的理论得到证实,那么就意味着情况确实如此。但如果生命在火星上独立产生,它可能会采取与陆地生物完全不同的形式。“局限性在于我们只在陆地生命上进行测试,”加莱塔说。“我们不知道我们的结论是否具有普遍性。”