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为了宇宙的安全，太空探索也需要隔离（下）

晰数塔互联网快讯
2021-09-14 14:46

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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。

过去的二十年里，一系列的任务已经开始填补我们对太阳系了解的一些空白，传回了木星的一颗卫星木卫二上有盐水海洋的好消息，以及土星的一颗卫星恩克拉多斯上有丰富的分子能量来源。派往火星的一系列探测器和漫游车已经返回了液态水和季节性甲烷云的迹象。“火星继续给我们带来惊喜，”康利说。即使是月球似乎也比以前更有趣了，最近的观测证实了在其两极和永久阴影区域产生的 “冷阱 ”中存在冰。

与此同时，许多新的研究，重新定义了我们对地球微生物的非凡能力的理解，其中大部分是由NASA资助。在深邃的洞穴和沙漠中，在海底的热喷口中，甚至在辐照肉罐头中，研究人员已经发现了能够在破碎的压力、灼热的温度和腐蚀性的碱度下生存的微生物，没有阳光、水或任何生命的典型热力学杠杆。这些所谓的嗜极生物，有许多似乎很适合火星的条件，特别是在该星球的地表之下。

为了解更多信息，我们访问了新墨西哥州的洞穴生物学家（洞穴居住生物的研究者）佩内洛普·波士顿的家，在我们2012年8月访问时，她正在NASA的行星保护咨询委员会任职。几十年前，波士顿的第一次真正的洞穴探险经历是在附近的Lechuguilla洞穴，在那里她扭伤了脚踝，断了一根肋骨，受到感染，使她的眼睛肿了起来，并发现了几个新的生物体，微生物的新陈代谢、生命周期和化学倾向使它们几乎无法作为生物体被识别。

当我们坐在她的沙发上，一些太空主题的艺术品和纪念品包围着我们，波士顿说：”我真的认为在火星的地表，是发现生命的最大机会，甚至是已灭绝的生命。“她解释说，波士顿后来花了大部分时间研究的洞穴生物存在于一个完全不同的时间尺度上，反映了它们在一个很少或没有捕食者，能量来源极其有限的环境中。波士顿说：”我认为这是一个长期的、进化的生物体储存库。“在火星上，其环境似乎在冰冷的干旱之间摇摆不定，波士顿推测地下生命可能沉睡了几千年，只有在条件改善时才会苏醒。

毅力号在火星上拍摄的图像。

波士顿的工作促使她实施行星保护协议，以避免将地表生命引入所探索的极端深处。NASA目前的行星保护官员，生物地球化学家丽莎·普拉特于2018年接替康利，她自己也发现了地下生命的非凡能力：她早期的研究包括发现缓慢生长的细菌，生活在南非一个金矿底部的巨大压力下，它们只靠放射性能源的副产品生存。

不幸的是，许多这些嗜极生物赖以生存的另一个极端环境是航天器装配室，我们在这个装配室里参观了NASA即将派往火星上寻找生命的探测器。NASA严格的清洁和净化过程无意中选择了那些不介意高热、极端干旱和低营养水平的微生物。在该设施周围，在漫游车、其隔热罩和其下降阶段之间，点缀着微生物学家文卡特斯瓦兰（Venkateswaran）所说的 “见证板”：两英寸见方的用于建造航天器的材料样本，他定期擦拭这些样本，以形成该房间细菌的快照。

文卡特斯瓦兰，大家都叫他文卡特（Venkat），他告诉我们，他对洁净室生物多样性的清查发现，平凡的和不平凡的都并存。他警告我们说：“我不想看到无尘室中出现细菌之类的标题，”他承认，尽管采取了所有的预防措施，很难发现的微生物仍然出现在他的见证板上，这些微生物是有宠物的工程师留下的。与此同时，2009年，文卡特在一个航天器的表面发现了一个全新的极度耐盐和耐酸的细菌属，他将其命名为Rummeliibacillus，以前行星保护官员约翰·拉梅尔的名字命名。2016年，研究人员再次发现了Rummeliibacillus，这次是在南极洲的土壤中。此后，从洁净室中分离出来的其他新型生物体在科罗拉多州的一个矿井和印度洋底的一个热液喷口中出现。

文卡特的微生物普查有几个目的。他将细菌归档，将数千种细菌储存在一个特殊的冰柜中，以备将来在火星样本中发现生命，而研究人员需要排除带回来的生命是不是我们带过去的。他还将此作为开发新的清洁和消毒技术的示范生物。他说：“如果我们能够杀死这些细菌，那么我们也将能够杀死其他东西。”

最近，他开始将一些最棘手的候选菌种送上国际空间站进行为期18个月的试验，以测试它们是否能够在太空的强烈紫外线辐射下度过漫长的旅程。有一株名为SAFR-032（SAF代表航天器装配设施）的芽孢杆菌，在太空真空中时受到损害，但没有死亡，文卡特告诉我们，这意味着它 “一旦沉积在火星表面，有可能生存数百万年”。(他现在正在分析这些幸存者，看看它们独特的抗紫外线的生物化学成分是否可以被用于防晒霜）

地球上的一些极端生物现在已经登上火星；这一点是显而易见的。“我们知道火星上已经有了生命，因为我们把它们送到了那里。”NASA的前首席科学家约翰·格伦斯菲尔德在2015年承认。正如文卡特所说，这些微生物是否能从休眠状态中苏醒并成长，它们是否有能力 “使红色星球变绿”就不太清楚了。NASA的研究计划旨在积累必要的数据，以产生一个更有效的行星检疫计划。但是，尽管它已经产生了大量关于地球和太空的新知识，但它似乎提出了更多的问题。

“我们可以使用所有这些奇妙的仪器，我们把它们装载到像好奇号这样的飞行器上，可以把它们送到火星。”佩内洛普·波士顿承认。“我们可以做所有这些神话般的事情。但是，坦率地说，作为一个至少有一只脚踏入地球科学的人，在你拿到实际的物理样本之前，有很多事情你是做不到的。”

毅力号在我们采访后几个月就开始了火星之旅，并在2021年2月安全着陆，代表着缓解这种挫折感迈出的第一步。用于搜索微量有机化学的紫外线光谱仪，以及由伦敦自然历史博物馆捐赠的从阿曼回收的一小块火星陨石，并将其安装在仪器的机械臂上作为校准目标时，我们惊叹不已。但是我们真正想看到的部分，由43个雪茄大小的金属管组成的转盘，最终将容纳毅力号将钻探和暂存的火星岩石，并不在那里。

原来这些管子在附近的一栋大楼里，等待最后的消毒：在高温下长时间烘烤，这个过程会损坏漫游车上的其他仪器，但能够消除任何陆地生物化学的痕迹。之后，它们将被单独运往卡纳维拉尔角，在真空中回填惰性气体。“直到我们真正处理好火箭顶部之前才会被安装，因为我们希望尽可能地保持它们的原始状态，”任务装配、测试和发射操作经理大卫·格鲁尔告诉我们。“它们肯定是我们带到火星上的最干净的东西。”

退役的意大利宇航员保罗·内斯波利告诉我们：“从官方来说，我们每次进入太空，都会先进入隔离区。“我总共做了五次官方隔离，一次在卡纳维拉尔角，四次与俄罗斯人在拜科努尔。”

在人类应对将人送往另一个星球，并将他们连同可能感染的任何外星病菌一起安全带回地球这一更大的挑战之前，检疫已经成为航天发射前时间表的一个重要部分。这种做法可以追溯到阿波罗7号，一次为期11天的任务，目的是测试未来的月球指挥舱。所有三名宇航员都患上了严重的感冒，而且在微重力条件下，事实证明这种充血比在地球上更令人虚弱。脾气暴躁，最终导致了一场小规模的兵变，宇航员们违抗地面控制，拒绝在重返大气层和着陆时戴头盔，这样他们仍然可以 ”弹“出他们的耳朵，缓解鼻窦压力。

内斯波利在他的航天时代并不太注意检疫问题。他对美国实施的检疫和俄罗斯的检疫之间的差异很感兴趣。他说：“不知何故，美国的检疫工作，是一个非常忙碌的时期。”NASA让宇航员忙于技术会议、培训课程、严格的用餐时间和在狭小的锻炼室里的跑步机课程。“你做这个，你做那个，很多事情都在发生。”内斯波利回忆说。宇航员们被限制在一个单一的、人工照明的建筑物内，以便将他们的昼夜节律时钟转移到飞行时间表上，或官方所称的MET。“如果外面是凌晨3点，这并不重要。他们告诉你现在是早上10点，你会得到明亮的光线，”他说，“你以这种方式得到转换。”

“俄罗斯人，说实话，他们并不关心。” 内斯波利笑了起来。“他们的态度完全不同。”

在拜科努尔，航天员们住在一个巨大的院落里，这个院落最初是为俄罗斯航天局局长建造的。宇航员斯科特·凯利写道，它 “被美国人亲切地称为'萨达姆的宫殿'”，这要归功于它的大理石地板、闪亮的吊灯、套间按摩浴缸和熨烫的亚麻桌布。内斯波利告诉我们：“我不会说这是一个假期，因为它不完全是那样，但更轻松。”他回忆说，在广阔的场地上散步，在内部按摩师的帮助下放松身心，每天享受三道菜的午餐和晚餐。

内斯波利说：“仍然做培训和技术工作，”但俄罗斯人似乎明白，船员需要休息和充电，在严格的太空工作之前放下地球上的压力。

在回顾新冠疫情大流行病早期几个月的隔离情况时，内斯波利被这一先前的经历再次打动。他说：“在拜科努尔的隔离确实是一个让你放下一切的时刻。”除了在减少风险方面的明显价值外，在适当的情况下，隔离还可以提供一种情感和智力缓冲，在从一个世界跨越到另一个世界之前的必要心理缓冲。

同样，太空之旅本身所带来的长期隔离，连续几个月被困在一个封闭的空间里，只能通过视频电话与朋友和家人联系，通过这种隔离的方案而变得可以忍受。“我很高兴我在里面，”内斯波利说，“因为如果我在外面，我可能已经死了。我想你可以把这看成是某种程度上的封锁：你被隔离了，但你觉得有点自由，因为你是安全的。”

译者：蒂克伟