如果太空中也有細菌和病毒……

2020-12-05 解仁江

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撰稿:尼安吉

校對:王茸 王婧彧 張硯斌

後臺:庫特莉亞芙卡 李子琦

地球上,近日的新型冠狀病毒讓大家人心惶惶;而太空中,細菌病毒這類的微生物也是一直以來令科學家和太空人們頭疼的難題。

因為不想讓地球孤獨地成為這浩瀚宇宙中唯一擁有生命的地方,人們對於外星生命的探索一直在加緊腳步。當人類終於有能力將探測器送出地球軌道親眼看一看其他星球時,問題卻接踵而來。這些探測器除了搭載精密的科學儀器之外,還經常順便捎上一些「不速之客」——地球上的微生物。雖然在前往其他星球的旅途中,宇宙空間嚴苛的溫度以及強烈的射線足以殺死大部分像細菌病毒這樣的微生物,但架不住還有另一些已經在地球上進化得刀槍不入的生命,最著名的例子就是「地表最強生物」水熊蟲。這種微生物的絕技就是「隱生」,即在環境惡化時脫水讓自己進入一種新陳代謝幾乎為零但又隨時可以「復活」的狀態(活脫脫《三體》裡三體人的現實版)。在隱生狀態下,無論你是零下二百攝氏度的超低溫還是一百多攝氏度的沸水,不論你用真空環境還是超高劑量輻射,都不能傷到水熊蟲絲毫。而這樣的隱生狀態最高紀錄甚至可以達到120年!因此,即使暴露在太空環境下,也有一部分水熊蟲能夠存活。

為了避免這些地球微生物附著在探測器上飛出地球進而汙染其他星球的環境,從而影響人類對於外星生命形態的探索,科學家們也是下了一番苦心。在地球上,即將發射的探測器要經歷一次徹底的消毒,並且保存在極度清潔的空間內。這些措施究竟嚴格到什麼程度呢?來看看一年多以前在火星著陸的「洞察號」火星探測器。「洞察號」火星探測器在發射前被保存在一個近乎無菌的倉庫裡,而進入這個倉庫則需要經過複雜的清潔程序。首先,所有人都必須在具有粘性的毯子上行走以粘掉腳下的灰塵;然後需要在不接觸被汙染地面的情況下從上到下穿戴工作服以及靴子、口罩、帽子等等防護用品;最後所有人還要通過強風清潔區來吹走身上的灰塵和細菌。

超淨室裡的「洞察號」

Credit:NASA

除了地面上的清潔工作,科學家們也用一切努力儘量確保太空飛行器不會觸碰到那些可能存在生命的星球表面。2003年,美國發射的「伽利略號」探測器結束了它14年的服役。因為燃料已經消耗殆盡,探測器無法逃離木星的引力範圍;而如果任由太空飛行器在脫離控制的情況下飛行,它很有可能撞上木衛二歐羅巴。根據「伽利略號」的探測以及哈勃望遠鏡的數據,一個類似於孕育了地球生命的海洋也存在於歐羅巴厚厚的冰蓋之下,因此木衛二被認為是太陽系中最有可能找到生命的地方。如果任由探測器撞上這顆衛星,則很有可能汙染歐羅巴的環境。因此,NASA的工程師們控制「伽利略號」探測器在生命的最後一刻墜入木星的大氣中,從而保留了人類探索地外生命的希望。同樣的戲碼在3年前再次上演,工程師們控制「卡西尼號」探測器墜落並燒毀在土星的大氣中,在避免汙染土星的其他衛星的同時也傳回了土星大氣的數據。

而這裡的反面典型當屬以色列的「創世紀」月球著陸器。2019年4月,「創世紀」著陸器在執行任務時因為發動機故障墜毀在月球表面。好巧不巧,太空飛行器上剛好攜帶了一批用於實驗的水熊蟲,就是文章開頭提到的那種生命力超強的生物。這群「地表最強」水熊蟲就這樣在月球表面安了家,不知道它們是不是能夠「復活」然後成功「殖民」月球……

然而,需要人們擔心的還不止地球微生物可能汙染外星環境這麼簡單。在長期駐守在地球軌道上的國際空間站裡,微重力的條件可能使得細菌變得與眾不同從而更加具有傳染性和致病性,成為「太空超級細菌」,而這對於在空間站長時間執行任務的太空人來說則是一個巨大的威脅。為了解決這一問題,研究人員們在地面上模擬微重力環境下細菌的特性從而更好地預防超級細菌的出現;除此之外,準備執行任務的太空人在發射之前也要進行一段時間的預先隔離。

國際空間站

Credit:NASA

太空中的細菌可能威脅人類這一問題最早在阿波羅11號登月任務的時候就被認識到。在此之前,人類發射的太空飛行器都是有去無回;而在阿波羅11號登月任務時情況就大為不同了:人們要第一次面對到達過地外星球且返回地球的人和物體。飛行器或者出艙的太空人帶回的一點月球塵土裡會不會隱藏著什麼地球上完全未知的致病體?會不會真的像科幻電影裡那樣來一場席捲全球的「月球瘟疫」?面對這個概率很小但會有巨大影響的問題,人們寧可信其有不可信其無。於是在阿波羅11號任務之前NASA的科學家們就做了縝密的安排。當阿波羅11號的返回艙降落在海面上時,一名潛水員打開艙門並迅速扔給太空人一套生物隔離防護服。當三名太空人換裝完畢後,他們立即被送到單獨的隔離室進行了三周的觀察,確保他們沒有在月球感染上任何未知的疾病;而他們從月球帶回來的土壤樣本也被封存起來;科學家們還利用暴露在土壤樣本前的小白鼠來確定月球土壤裡不含有任何對地球生命來說致命的細菌或病毒。

隔離艙中三位阿波羅11號的太空人

Credit:NASA

對於航天中地球微生物的關註標志著人類航天逐漸走向成熟,也體現了技術不斷的更新與升級。當與太空中的細菌病毒做對抗的同時,地球上的我們也不要忘了做好防護,在這段特殊的時期保持自己的身體健康。

參考文獻:

https://www.universetoday.com/137193/loss-signal-cassini-spacecraft-plunges-saturn/

https://www.wired.com/story/inside-the-cleanroom-where-nasas-new-mars-lander-waits-to-launch/

https://www.universetoday.com/143139/hardy-tardigrades-on-board-israels-beresheet-lander-probably-survived-the-crash/

https://www.space.com/19921-space-station-science-germs-worms.html

https://www.universetoday.com/8884/galileo-plunges-into-jupiter/

https://www.space.com/apollo-11-astronauts-quarantined-after-splashdown.html

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版面編排:琇 茹

責任編輯:楊伯順

牧夫新媒體編輯部

『天文溼刻』 牧夫出品

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Credit: NASA, JPL-Caltech, Spitzer Space Telescope

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    該研究通訊作者、加州大學伯克利分校地球與行星科學以及環境科學、政策和管理學教授said Jill Banfield說:「我們正在探索地球上的微生物群,有時會出現意想不到的事情。這些細菌病毒是生物學的一部分,能複製實體,但我們對它們卻知之甚少。這些巨大噬菌體架起了無生命噬菌體與細菌和古細菌之間的橋梁。這些傳統病毒和活體生物的混合體看來一定是有一些成功的生存策略。」
  • Nature大發現:感染細菌的病毒,也有了超大的size...
    該研究通訊作者、加州大學伯克利分校地球與行星科學以及環境科學、政策和管理學教授said Jill Banfield說:「我們正在探索地球上的微生物群,有時會出現意想不到的事情。這些細菌病毒是生物學的一部分,能複製實體,但我們對它們卻知之甚少。這些巨大噬菌體架起了無生命噬菌體與細菌和古細菌之間的橋梁。這些傳統病毒和活體生物的混合體看來一定是有一些成功的生存策略。」
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    因為這次的病原體是病毒,不是細菌。那麼,病毒和細菌到底有什麼異同?為啥不能用抗生素殺病毒?入侵人體,細菌和病毒有不同的途徑       細菌中有許多「好人」,其中腐生細菌是生態系統中重要的分解者,使碳循環能順利進行;部分細菌會進行固氮作用,使氮元素得以轉換為生物能利用的形式。
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  • 中考語文閱讀理解精練15:細菌和病毒
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  • 細菌與病毒誰更小?
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  • 病毒和細菌有什麼不同
    病毒除含一種核酸外,還有核酸外包繞的蛋白衣殼,有些病毒在蛋白衣殼外還覆蓋一層脂蛋白包膜。結構簡單的病毒根本不能獨立進行新陳代謝,而需寄生在活細胞內,依賴細胞供給其合成所需的養分和能量,由簡單的病毒核酸分子複製許多相同的病毒個體,以「複製」的形式進行繁殖。
  • 科學家首次在細菌中發現朊病毒
    > 此前只被發現存在於真核生物細胞中
  • 國際空間站實驗顯示:細菌可在太空中存活多年
    據外媒New Atlas報導,一項將細菌置於國際空間站(ISS)外部的新實驗發現,微生物可以在太空中生存數年,甚至數十年。這項研究為生命可以在行星之間旅行的想法提供了依據。細菌是頑強的小生物。它們在地球上幾乎所有的環境中都能茁壯成長,從極地冰層深處到最乾燥的沙漠,從地下數英裡到大氣層深處。
  • 細菌在太空能活3年!還能自我修復DNA,人類正在地球上釋放它?
    而這裡我們說的是地球冰川和永久凍土存在的一些超級病毒和細菌,而在我們太空之中可能也同樣存在有。因為《Frontiers in Microbiology》雜誌發布了一項新研究,發現我們地球細菌在太空能夠存活很長的時間,如果人類不做好防禦,進入太空沒有清理乾淨,很容易將它們帶上太空,大規模的發展出來。其實這裡也再次證明了地球細菌或者病毒的生存能力之前。
  • ...環境中發現351種新的巨大噬菌體,它們模糊了病毒和細菌之間的界線
    一方面,這些巨大噬菌體彌合了無生命的噬菌體與細菌和古生菌之間的鴻溝。似乎確實存在一種成功的生存策略:它們被我們認為是傳統病毒和傳統生物體之間的雜交體。」具有諷刺意味的是,在這些巨大噬菌體所攜帶的DNA中,存在細菌用來對抗病毒的CRISPR系統的一部分。