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为了宇宙的安全，太空探索也需要隔离（上）

晰数塔互联网快讯
2021-09-14 14:29

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编者按：新冠肺炎疫情的突袭，让“隔离”成了大家熟知的热门话题。其实，在航天领域，早就对隔离制度进行过系统性探索。疫情中的隔离，是对传染源的隔离。航天领域的隔离，则不仅仅是为了保护地球上的人，也是在保护其他星球免受地球的污染。原文标题Safe space: the cosmic importance of planetary quarantine，作者Geoff Manaugh Nicola Twilley。

“你们要假装没来过这里。”NASA的大卫·塞德尔告诉我们。“这是很珍贵的机会。”喷气推进实验室主任迈克尔·沃特金斯说，欢迎我们进入位于加州帕萨迪纳郊外山上的实验室的航天器组装设施。等待我们的这场极不寻常的冒险是进入无尘室，在那里，NASA最新的毅力号火星车在严格的无菌条件下组装起来，正等待着运往卡纳维拉尔角。

在2019年12月的这次到访前，我们收到了一封长长的电子邮件，列出了极其详细的规则：告诉我们不能用任何香水、古龙水、化妆品或悬挂的耳环；法兰绒、羊毛或磨损的衣服是不允许的；甚至我们的指甲也必须是光滑的，而不是锯齿形的。在简短的欢迎仪式后，我们的手机和笔记本被没收，一个高科技门垫用真空刷刷我们的鞋底。在穿衣室里，我们得到了擦脸布、全身无菌的 “兔子服”（无尘衣）、塑料套鞋、头罩、手套和面罩，然后有一面镜子让我们欣赏最后的外观。最后，把我们送进了风淋室，一个电梯大小的房间，上面布满了喷嘴，从四面八方向我们喷射加压空气，以掸去任何最后的游离颗粒，然后走到一个铺有白色地板、白墙的房间里，里面全是身穿白衣的工程师。

火星车就像一辆白色的卡丁车，大小与一辆SUV相当，被封锁在红色柱子后面。为了进入火星车，需要严格关注清洁，部分原因是为了保护机器的敏感光学设备和电子装置：挥发性化学品、松散的纤维甚至人类皮肤的碎片都可能损坏其脆弱的电路或落在其23个相机镜头之一。但主要目的是行星检疫：防止地球生命进入火星。“我不知道这是不是人类有史以来创造的最无菌的物体，”一位工程师说。“但它是极其干净的。”

太空探索的一个条件是，如果我们不把少量的地球生命带出去，就无法在外星球上寻找生命。这个过程被称为 “前向污染”，即使不能完全防止污染，也要把它降到最低，这是美国国家航空航天局行星保护官员的最终责任，据卡西·康利说，他从2006年到2018年一直担任这个职务，“这是美国国家航空航天局第二好的职称”。(康利告诉我们，最好的工作头衔是宇宙主任，但这个职位在一次机构重组中不幸被取消了)。

行星隔离的做法可以追溯到20世纪50年代，当时人们很清楚，火箭技术不久将首次把外太空纳入人类的视野。在一个理想的宇宙中，我们派去探索宇宙的机器人和航天器是无菌的。(在现实中，由于技术和经济原因，并不是。但是，在天体之间转移生物材料的后果是未知的：我们不知道哪些形式的地球生命可能在太空旅行中存活下来，其中哪些可能在等待它们的地外条件下蓬勃发展，以及太阳系其他地方是否存在生命，更不用说它们可能受到地球生命的伤害，或者伤害地球生命。

面对这种极端的不确定性，但我们又不愿意放弃太空探索，目前已经转向太空检疫作为缓冲，这将使我们能够在不危及地球或无意中污染宇宙的情况下探索太空。隔离是一种做法，传统上是40天，在这段时间里，可疑的人或物体被监视，直到证明是安全的，这种做法在14世纪的黑死病期间被正式确定和命名。在随后几个世纪的爆发中，隔离的原理和影响已为几代人所熟悉，最近一次是在新冠疫情大流行期间。日常工作中，隔离被用来平衡全球商品贸易自由和风险：例如牛、柑橘、或可可植物。然而，在宇宙中，潜在的威胁几乎完全是猜测性的，但利害关系是存在的，检疫应该发挥什么作用？

正如国际行星保护政策所说的那样，这是个负责保护 “所有行星，所有时间 ”的人，在NASA总部的一个小办公室里工作，这是华盛顿特区一栋简陋的、没有特色的建筑。就在北边的几个街区，在美国植物园和航空航天博物馆之间，有一个相当新的购物中心：美国印第安人国家博物馆。它的建立是为了回应国家自然历史博物馆在其藏品中持有近20,000名美国原住民的骨架的启示。这些遗骸是作为殖民化的战利品强行收集的，它们提醒人们，当两个长期分离的生物圈发生接触时，会造成更大的损失。地理学家乔治·洛弗尔（W George Lovell）说：“这是人类历史上对生命的最大破坏。”行星检疫的概念至少有一部分是为了应对那场初次接触的灾难性影响而产生的。

我们不可能知道欧洲探险家首次接触美洲之前的1491年，有多少原住民生活在美洲，但历史学家估计，在随后的一个多世纪里，新大陆上每10个人中就有9个人死亡，大多数死于传染病。在征服者还没有踏入南美洲和中美洲的主要城市之前，微生物已经走在他们前面，从一个人传到另一个人，造成大规模死亡。由于以前没有接触过天花、麻疹、流感、斑疹伤寒或白喉，美洲的原住民对这些常见的旧世界的疾病没有免疫力，也没有隔离的概念，因为他们从来不需要。

1957年，随着苏联成功发射人造卫星，太空的冷战军事化开始加剧，一些科学家开始担心，地球生物与太阳系其他地方可能存在的任何生命体之间的相遇，也可能导致相互的毁灭。甚至在美国国家航空航天局于1958年成立之前，斯坦福大学的微生物学家约书亚·莱德伯格就已经开始提出制定国际协议，以防止地外环境受到地球生命的污染，反之亦然。他写道：“我们比哥伦布更有条件吃蛋糕，”他认为，行星隔离对于 “有序、谨慎和合理地扩展宇宙边界”至关重要。

1969年7月，尼尔·阿姆斯特朗、巴兹·奥尔德林和迈克尔·柯林斯通过移动检疫设施的窗户与他们的妻子交谈。

莱德伯格似乎主要是出于对地球生命消灭外星生命所带来的科学损失的关注，而不是对这种悲剧的道德层面的关注。他认为：“火星上陆地细菌的过度生长将破坏了解生命性质的一个不可估量的宝贵机会。”

其他人则认为人类有道德责任，避免对银河系的其他地方造成伤害。以《纳尼亚传奇》系列而闻名的CS·刘易斯也写了一部以太空为主题的三部曲，其中他对这样的想法感到绝望：一个有缺陷和有罪的人类，“现在已经充分腐蚀了产生它的星球”，将克服 “巨大天文距离”，并 “在一个更大的区域内播种自己”。在科学界，莱德伯格的盟友之一，年轻的天文学家卡尔·萨根后来写道，如果火星上有生命，人类必须离开这个星球。他宣称：“火星就属于火星人，即使他们是微生物”。

卡西·康利（Cassie Conley）是前行星保护官员，她经常把头发梳成长辫子，她个人更倾向于刘易斯的观点。“我不太喜欢人类，”她告诉我们，当我们坐在她的办公室里，外面的光线渐渐变暗。“我认为人类把这个星球搞得够糟了，不值得再毁一个星球，但这只是我的个人偏见，我非常小心，不把这种偏见带到我的工作中。”

2003年，康利得到了这份工作，当时她为了研究微重力下的肌肉萎缩，将一些小虫子送入哥伦比亚号航天飞机的轨道，结果发现它们在航天飞机灾难性的爆炸中幸存了下来。她的实验提供了一个无意中的证明，即多细胞生命可能能够在陨石撞击中存活，从而有可能通过陨石在行星之间传播，这引起了当时行星保护官员约翰·鲁梅尔的注意。

拉梅尔邀请康利到华盛顿实习一年，然后，当他离职时，留下了她来继承这个职位。作为一名科学家，康利对我们在宇宙其他地方可能发现的东西深感好奇。她告诉我们：“我对了解生命的进化非常感兴趣。但她更关心的是确保我们不会做一些错误的事情，在我们有能力提出这些问题之前，就排除了回答这些问题的可能性。”防止向前污染的最好方法很简单：不要去那里，她说。“但我们已经决定要去那里，所以这是一个案例：在没有信息的情况下，不要做一些可能降低你未来获得信息能力的事情。”

早在20世纪60年代，当科学界试图决定行星保护应该采取什么形式时，美国国家航空航天局的工程师们，面临着两个不可调和的要求：在内部，管理层坚持认为该机构送入太空的任何东西都必须是完全无菌的，而在国家电视上，约翰·肯尼迪承诺，美国将在本世纪末将一个人（以及伴随他的数万亿细菌）送上月亮。在没有任何绝对确定性的情况下，国际空间研究委员会犹豫不决，最终决定行星检疫必须根据可接受风险的进行操作，其中一个有生命力的微生物被带到另一个星球上的概率，除以它在那里生存的可能性的猜测，以得出一个全球污染津贴，可以在每个具备航天能力的国家之间分配。

为了填补该公式中的参数，NASA开始研究食品加工业以及马里兰州德特里克堡的军队生物武器实验室所使用的不同消毒技术的细菌杀灭率。使用一种特别顽强的孢子形成的细菌作为他们一系列测试的模型，NASA的科学家们在粉碎航天器部件之前对其进行熏蒸、辐照和烘烤，以观察有多少潜伏在裂缝和螺丝及螺栓螺纹中的细菌幸存下来。他们确定有可能对航天器进行充分的清洁，以至于每一万次着陆中只有一次会出现有活力的微生物。

2019年，位于加州帕萨迪纳的NASA喷气推进实验室的工程师与毅力号漫游车在一起。

地球生命能够在一个特定的太阳系天体上生存的可能性更难确定。对于有生物存在可能的行星，可接受的总风险应保持在不超过千分之一的机会，即在探索过程中向另一个行星播种地球生命的概率。最后，“可接受 ”仅仅意味着在不打破成员国空间机构预算的情况下，工程师能够达到的最佳数字。总的风险：0.1%的污染机会，然后在航天国家之间进行分配，美国作为仅有的两个航天超级大国之一，得到了总分配额的近一半。

然而，一旦宇航员参与进来，所有的赌注都没了。国际空间研究委员会的框架旨在涵盖一个星球保持未受污染的短暂时间窗口。最初，这个时间段被设定为乐观的20年，在太空竞赛的热潮中，科学家们估计在这段时间内将有几十次火星任务，以彻底了解其本土生物。此后，这个时间被延长了。

到70年代中期，随着阿波罗计划接近尾声，以及第一批火星登陆器维京1号和维京2号，发回的数据描绘了一个比许多科学家所希望的更严酷、更干燥的环境，看起来好像太阳系的其他地方没有生命，使太空检疫变得毫无意义。事实上，NASA和其他空间机构的许多人对行星保护协议感到不满，这些协议的实施使任务更加昂贵，并限制了实验。

起草最初的国际空间研究委员会标准，以确定哪些措施能够充分保护未知环境中的生命形式免受威胁，不过是一种推测性的推断。在90年代，NASA开始了一系列的研究计划，旨在减少这种不确定性。他们的可能污染模型中的数据越好，保护水平就越精确。(这类似于根据强大的测试和接触追踪的数据实施隔离，以便大多数正常的生活和经济活动可以继续，而不是完全的、不加区别的封锁。)

译者：蒂克伟