火星環境惡劣生命無法生存？新研究表明不一定

11月14日消息，據外媒(Futurism)報道，正如我們所知，火星並不是一個宜居的地方。火星赤道地區的氣温在夏季白天高達35℃，地表平均温度-63℃，兩級的最低氣温低至-143℃。同時，火星大氣壓力僅為地球的百分之0.5%，其表面暴露在巨量的宇宙輻射之中。

目前為止，沒人能確定微生物能否在火星這種極端的環境中生存。得益於莫斯科國立大學(LMSU)一個研究小組的最新研究，人們現已可以探索微生物生存條件的極限。該研究可能對人類尋找外星生命具有重大意義。

這項名為“在模擬火星環境的遠古極地凍土中使用100kGy伽馬射線照射微生物羣落”的研究發表在新近出版的《Extremophiles》期刊上。研究組由莫斯科國立大學的Vladimir S. Cheptsov領導，參與成員來自俄羅斯科學院、聖彼得堡國立技術大學、庫爾恰托夫研究所和烏拉爾聯邦大學。

(這幅照片由Viking-1號航天器於1976年拍攝。照片中可以看到火星稀薄的大氣層以及塵土飛楊的紅色地表。圖：NASA/Viking 1)

研究人員首先假設温度和氣壓並非影響生命生存的所有條件，輻射也同樣重要。然後將微生物羣落放置在火星土壤模擬環境中，並讓它們接受輻射。實驗土壤包括內含凍土的沉積岩，隨後這些土壤被轉移到低温和低壓環境中。

Vladimir S. Cheptsov是莫斯科國立大學土壤生物學專業的研究生，同時也是研究報告的作者之一。他在新聞公告裏做出如下解釋：

“我們研究了一系列物理因素(包括伽馬輻射、低壓、低温)對生活在遠古極地凍土中的微生物羣落的綜合影響。我們還研究了一個獨特的自然產物——200萬年來未曾融化的遠古凍土。簡而言之，我們做了一個模擬火星低温生存的實驗。同樣重要的是，我們在本文中探討了高劑量伽馬射線(100 kGy)對原核生物活性的影響。在此前的研究中，還沒有原核微生物能夠在80kGy計量的照射後生存。”

為了模擬火星環境，團隊做了一個獨特的恆温箱，能夠在內部實現並保持低温低壓的條件。隨後研究人員將微生物暴露在不同劑量的伽馬輻射下。最終發現，在模擬的火星環境中，微生物羣落對温度和壓力條件表現出高度耐受性。

不過，在開始對微生物進行照射之後，他們發現實驗組和對照組之間的表現存在一些差異。對照組中原核細胞總數和代謝活性細菌數量保持不變，而實驗組中接受輻射的細菌數量減少了兩個數量級，仍然具有代謝活性的古細菌也減少了1/3。

研究小組還注意到，伽馬射線照射讓細菌種羣的多樣性有所提高，一些細菌在接受照射後發生顯著的結構變化。例如，以節桿菌屬為代表的放線菌——一種在土壤中常見的菌屬——在對照組中本不存在，卻在輻射組中佔據數量優勢。

簡而言之，這些結果表明，微生物在火星環境下的生存能力要比人們想象的更加頑強。除了能夠忍受嚴寒和低壓，微生物也無懼火星表面的輻射。正如Cheptsov所解釋的那樣：

“研究結果暗示了微生物在低温的火星土壤中長久生存的可能性。火星表面電離輻射強度為每年0.05-0.076 Gy，土層越深，輻射值相應變小。結合火星地表的輻射強度以及研究所得數據，我們可以做出如下假設：位於火星表層土壤中(免於紫外線照射)的生態系統可以保存至少130萬年;地下兩米深處的生態系統則可保存至少330萬年;地下五米深處的生態系統則可保存2000萬年。所得數據同樣也可用於評估微生物在太陽系內天體以及系外天體環境中存活的可能性。”

本次研究具有多重意義。一方面，研究者首次證明原核生物細菌能夠在80kGy劑量以上的伽馬輻射下存活，這在此前這被認為是不可能的。研究者還證明，儘管火星環境惡劣，但微生物仍可以以保存在永久凍土中的方式存活。

該研究同時也強調了在探索生命存活的地點和條件時，還需要考慮宇宙輻射條件和行星本身環境。最後，本次研究做到了此前實驗未涉及過的事：明確了微生物在火星上的輻射耐受極限，特別是在表層及深層土壤的環境下。

這些信息對未來的火星任務以及其他宇宙探索十分寶貴。瞭解生命生存的條件不僅有助於我們明確尋找外星生命的方向，同時還能提醒科學家注意避開特定區域，避免給潛在的外星生命帶去“地球污染”。(孫文文)