科學家揭秘地球微生物在火星的“生存極限”！

簡 要

尋找火星上過去或現在的生命是我們向這顆紅色星球發射的每一項任務（從軌道器到著陸器再到探測車）的唯一驅動力。然而，科學界仍然擔憂地球微生物會搭乘前往火星的航天器，也就是所謂的“前向污染”。

這種擔憂在于，我們可能會將地球微生物誤認為是火星生命，或者地球微生物可能會影響我們可能發現的火星生命樣本。雖然NASA致力于盡可能地降低這種風險，但新的方法能否幫助我們確定地球微生物在火星上能夠存活多久，從而減輕人們對前向污染的擔憂呢？

美國宇航局的“毅力號”火星車在火星表面。最新研究表明，大多數暴露在外的航天器表面會在一天之內完成消毒。

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現在，由加拿大約克大學領導的一個研究團隊推出了火星微生物存活（MMS）模型。他們指出，該模型可用于估算地球微生物對火星造成的污染量。更具體地說，在發射前未被捕獲的地球微生物抵達火星后，能在火星日內存活多久？作為參考，一個火星日等于一個火星日，比一個地球日略長，為24小時39分鐘。

為了實現這一目標，研究人員分析了航天器在巡航階段和表面階段如何應對微生物滅菌。在巡航階段，航天器會受到太陽風（以紫外線C (UVC) 輻射的形式）的轟擊，因此研究團隊分析了航天器在真空環境下，隨著溫度和太陽輻射的變化會如何響應。在表面階段，由于火星缺乏像地球一樣的保護性臭氧層和磁場，航天器不僅要承受火星表面的溫度和壓力，還要承受太陽輻射。

研究人員分析了過去火星任務（包括海盜號、探路者號、勇氣號、機遇號、好奇號和毅力號）中 14 個先前使用過的火星著陸點或墜毀點，以確定未來航天器可能遇到的消毒程度。

最終，MMS模型確定航天器外部已免受太陽風的影響，而封裝的探測車或著陸器也免受太陽風的影響。然而，它們仍然暴露在真空環境中，溫度會發生變化，因此這些環境也能夠起到殺菌作用。

對于表面階段，MMS模型預測，朝上的航天器表面大約需要一個火星日才能完成消毒，而整個航天器完成消毒則大約需要一個火星年（687個地球日）。MMS模型還考慮了有毒的月壤、表面壓力和干燥等因素對進一步消毒的影響。最后，MMS模型估計，由于內部組件的加熱，航天器內部完成消毒大約需要100個火星日。然而，研究人員指出，未加熱的內部組件的消毒可能需要長達25個火星年的時間。

該研究得出結論：“MMS模型預測，在所考察的14個著陸點，無論是巡航階段的氣動外殼還是著陸后的航天器，生物負荷的存活率都非常低。所有航天器外部表面可能僅通過UVC紫外線就已達到滅菌效果，其他殺菌因素的作用微乎其微。航天器內部表面的生物負荷很可能主要通過溫度和低壓的協同作用而降低，但僅考慮低壓因素，可能需要長達25年的時間才能達到完全滅菌。雖然維持高標準的行星保護對于成功的火星科學任務至關重要，但我們估計，航天器寒冷內部表面上的少量微生物可能在火星上存活數十年。”

美國宇航局的行星保護計劃，正式名稱為美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）生物技術與行星保護小組（BPPG），其唯一目標是通過確保航天器在發射前進行最大程度的消毒，來防止前向污染。與所有事業一樣，BPPG也在不斷努力改進自身，持續開展研究以提升消毒程序，包括開發更高效、更經濟的技術。

地球上的微生物如今是否還存在于火星表面？

MMS模型結合了巡航階段和火星表面的殺菌效果，估算了14艘著陸或墜毀在火星上的航天器上的生物負荷降低率。截至本文撰寫之時（2025年1月15日），火星上的航天器上是否存在任何存活的地球微生物？顯示了本研究中考慮的火星航天器在發射時的估計生物負荷。發射時每艘航天器的平均生物負荷為2.12 × 10?個存活微生物，考慮到巡航階段和著陸后的生物負荷降低，每艘航天器和著陸器在一個火星年內，生物負荷降低1個SAL（-12 log）即可實現無菌化。

火星微生物生存模型將在未來幾年和幾十年內如何為行星保護做出貢獻？時間會給出答案，而這正是我們投身科學的原因！