尽管火星环境恶劣，但微生物仍可以存活

途说历史网

发布于2023-06-23

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火星有大气，但稀薄到和地球上万米高空差不多；有空气，但其中的氧含量低到可以忽略；火星空气中有CO2，但比重过高，对植物有毒；有土壤，但其也可能有毒，如含有高氯酸盐，硅酸盐。可能无法耕种。对人则会引起甲状腺和呼吸系统疾病；有四季，但昼夜温差约百度，你种下的农作物都会冻死；赤道相对温暖，但地形复杂，不利于登陆降落。重要的是夜间一样冷得如同南极；曾有磁场，但已经消失。有矿石，但你拿什么开采和冶炼？又如何运输？有阳光，表面光照强度不到地球一半。大气中过多尘埃，对光照有削减作用。对种植和太阳能利用都不利；有卫星，那其体积基本就是两个大石头，根本不足以搅动火星内核的流动。除此之外，火星还有高辐射，还有低重力，还有飓风。

正如我们所知，火星并不是一个宜居的地方。火星赤道地区的气温在夏季白天高达35℃，地表平均温度-63℃，两级的最低气温低至-143℃。同时，火星大气压力仅为地球的百分之0.5%，其表面暴露在巨量的宇宙辐射之中。

目前为止，没人能确定微生物能否在火星这种极端的环境中生存。得益于莫斯科国立大学(LMSU)一个研究小组的最新研究，人们现已可以探索微生物生存条件的极限。该研究可能对人类寻找外星生命具有重大意义。

这项名为在模拟火星环境的远古极地冻土中使用100kGy伽马射线照射微生物群落的研究发表在新近出版的《Extremophiles》期刊上。研究组由莫斯科国立大学的Vladimir S. Cheptsov领导，参与成员来自俄罗斯科学院、圣彼得堡国立技术大学、库尔恰托夫研究所和乌拉尔联邦大学。

(这幅照片由Viking-1号航天器于1976年拍摄。照片中可以看到火星稀薄的大气层以及尘土飞杨的红色地表。图：NASA/Viking 1)

研究人员首先假设温度和气压并非影响生命生存的所有条件，辐射也同样重要。然后将微生物群落放置在火星土壤模拟环境中，并让它们接受辐射。实验土壤包括内含冻土的沉积岩，随后这些土壤被转移到低温和低压环境中。

Vladimir S. Cheptsov是莫斯科国立大学土壤生物学专业的研究生，同时也是研究报告的作者之一。他在新闻公告里做出如下解释：

我们研究了一系列物理因素(包括伽马辐射、低压、低温)对生活在远古极地冻土中的微生物群落的综合影响。我们还研究了一个独特的自然产物200万年来未曾融化的远古冻土。简而言之，我们做了一个模拟火星低温生存的实验。同样重要的是，我们在本文中探讨了高剂量伽马射线(100 kGy)对原核生物活性的影响。在此前的研究中，还没有原核微生物能够在80kGy计量的照射后生存。

为了模拟火星环境，团队做了一个独特的恒温箱，能够在内部实现并保持低温低压的条件。随后研究人员将微生物暴露在不同剂量的伽马辐射下。最终发现，在模拟的火星环境中，微生物群落对温度和压力条件表现出高度耐受性。

(勇气号火星探测器拍摄到的火星地表。图：NASA/JPL)

不过，在开始对微生物进行照射之后，他们发现实验组和对照组之间的表现存在一些差异。对照组中原核细胞总数和代谢活性细菌数量保持不变，而实验组中接受辐射的细菌数量减少了两个数量级，仍然具有代谢活性的古细菌也减少了1/3。

研究小组还注意到，伽马射线照射让细菌种群的多样性有所提高，一些细菌在接受照射后发生显著的结构变化。例如，以节杆菌属为代表的放线菌一种在土壤中常见的菌属在对照组中本不存在，却在辐射组中占据数量优势。

简而言之，这些结果表明，微生物在火星环境下的生存能力要比人们想象的更加顽强。除了能够忍受严寒和低压，微生物也无惧火星表面的辐射。正如Cheptsov所解释的那样：

研究结果暗示了微生物在低温的火星土壤中长久生存的可能性。火星表面电离辐射强度为每年0.05-0.076 Gy，土层越深，辐射值相应变小。结合火星地表的辐射强度以及研究所得数据，我们可以做出如下假设：位于火星表层土壤中(免于紫外线照射)的生态系统可以保存至少130万年;地下两米深处的生态系统则可保存至少330万年;地下五米深处的生态系统则可保存2000万年。所得数据同样也可用于评估微生物在太阳系内天体以及系外天体环境中存活的可能性。

(未来的火星探测任务可通过寻找极端细菌生活的迹象来推测火星上是否曾经存在过生命。图：NASA)

本次研究具有多重意义。一方面，研究者首次证明原核生物细菌能够在80kGy剂量以上的伽马辐射下存活，这在此前这被认为是不可能的。研究者还证明，尽管火星环境恶劣，但微生物仍可以以保存在永久冻土中的方式存活。

该研究同时也强调了在探索生命存活的地点和条件时，还需要考虑宇宙辐射条件和行星本身环境。最后，本次研究做到了此前实验未涉及过的事：明确了微生物在火星上的辐射耐受极限，特别是在表层及深层土壤的环境下。

这些信息对未来的火星任务以及其他宇宙探索十分宝贵。了解生命生存的条件不仅有助于我们明确寻找外星生命的方向，同时还能提醒科学家注意避开特定区域，避免给潜在的外星生命带去地球污染。

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