原创 NASA发现地球微生物或藏身月球深阴影处_科技动态

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2026-09-07 16:00:58

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月球南极附近的阴影区域可能会形成临时的庇护所，让宇航员携带的微生物能够在原本致命的环境中存活下来。图片来源：Shutterstock

据美国国家航空航天局（NASA）和马里兰大学的研究人员称，人类探索者带到太空的微生物可能会在月球南极附近的背阴区域生存。

即使是在月球上，极端的温度和强烈的紫外线（UV）辐射使月球表面对生命充满了极大的敌意，但一些来自地球的微生物可能会找到暂时的避难所。新的模拟研究表明，月球南极附近的一些背阴处可以让某些细菌和真菌存活长达一周之久。

由美国国家航空航天局（NASA）主导、发表在《科学进展》上的这项研究，可能会在人类探索月球范围扩大并最终抵达火星的过程中发挥重要作用。

当我们用紫色、红色和蓝色代表不同存活的微生物物种绘制月球地图时，我们惊讶于它们呈现出的丰富色彩，该研究的合著者、马里兰大学天文学系的副研究科学家斯特凡诺贝尔托内说。‘月球上没有任何东西能存活’的说法可就站不住脚了。

人类探索会增加污染风险

这些结果凸显了微生物对极端月球条件的反应可能有多么不同，以及它们的存活为何对未来的探索至关重要。随着人类在月球上建立更长期的存在，并最终前往火星，从地球携带的生物物质可能会使区分自然存在的古老化学物质和宇航员引入的污染物变得更加困难。

人类会不断地将微生物释放到周围环境中。例如，一块大约小拇指指甲大小的皮肤可能含有大约一百万个细菌。因此，宇航员的一个脚印可能会在月球表面留下数亿个活细菌。伯通说，即使采取了严格的灭菌措施，月球景观仍有很大可能受到人类污染，而且不可避免地，我们在那里开展的科学研究也会受到影响。

无论人类任务前往何处，了解并规划应对这种污染都将非常重要。

美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的行星科学家普拉巴尔萨克塞纳是这项新研究的负责人，他表示：我们需要了解在我们到来之前那里存在着什么，因为当我们前往火星寻找地球以外的生命迹象时，我们会想确保这些迹象不是我们带去的东西。

月球阴影可以庇护微生物

确定微生物可能存活的地方需要了解阳光如何到达月球的极地地形。由于月球的自转轴倾斜度很小，在两极附近，太阳始终保持在非常低的地平线以上。因此，即使是地形中微小的隆起也能阻挡阳光照射到洼地和低洼区域，形成寒冷的阴影，这些阴影可以保存水并减少对有害辐射的暴露。

早期研究得出结论，在人类已经探访过的月球区域（主要是近赤道地区），微生物存活的可能性极低。然而，那些模型并未考虑到当地地形如何改变环境条件。这一疏漏在月球两极附近尤为关键，在那里，陨石坑、斜坡和其他地表特征形成了大片阴影，而且未来人类的探索也正聚焦于此。

将凸起和陨石坑纳入考量是这项研究的关键，贝尔托内说，问题在于，月球表面地形能在多大程度上保护某些区域免受紫外线照射，以及这种保护是否足以让我们研究的任何一种生物存活下来？

月球极地地区的微生物生存能力。顶部面板显示24小时紫外线暴露情况；底部面板根据紫外线和夏季最高温度确定微生物可能存活的区域，其中永久阴影区域为黑色。面板突出显示南北极附近（包括德热拉什地区）的生存能力，白色方块标记阿尔忒弥斯三号候选区域，圆圈表示85°纬度。来源：马里兰大学

研究人员在月球南极附近的三个区域模拟了常见于太空飞行环境和或人类皮肤的微生物，这三个区域是即将进行的阿尔忒弥斯三号任务的候选着陆点。他们利用美国国家航空航天局月球勘测轨道飞行器上仪器获取的海拔和温度测量数据构建了详细的环境地图，然后将这些数据与描述辐射如何到达月球表面的模型相结合。

Bertone也应用了光线追踪技术，这是一种追踪光的运动并能模拟反射、折射、柔和阴影等效果的技术。他将其与月球轨道激光高度计的测量数据相结合——该高度计可提供包括表面亮度、坡度和粗糙度在内的精确地形信息。

我们可以追踪从太阳到月球的光路，考虑到太阳的位置以及每一个在光线到达表面前导致其反射和转向的凸起与岩石，他解释道。即使所谓的永久阴影区也会间接接收到光线，因此也会接收到紫外线。这一切都极为微妙，而这种方法能让我们考虑到微小的细节。

有些微生物可以存活数天

模拟结果显示，存在大小不一的可存活生态位，微生物可能在其中存活长达七天。曲霉属真菌在抗紫外线方面表现突出，在月球冬季至少能接收到一些阳光的区域中，它有可能在15%至30%的区域内存活。

在三个模拟区域中，所检测的每种微生物都有潜在的可存活场所。曲霉菌可以在3%的测绘地形中存活至少七天，而考虑到散射紫外线的影响后，所有五种微生物仍有可能在德热拉什环形山永久阴影区的部分区域存活。

然而，存活并不意味着微生物能够生长。在这些条件下存活的生物将处于隐生状态，只有在后续形成适宜条件时才有可能生长。目前没有证据表明月球能提供微生物生长和繁殖所需的关键条件，包括液态水，而液态水通常需要有大气和适宜的温度。

即便如此，生存必须先于生长发生，这使得微生物的持久性成为探索和科学研究都需要考虑的重要因素，贝尔托内说。

月球可以测试微生物的极限

月球南极还能为研究人员提供一个天然实验室，用以研究微生物的生存极限究竟能达到多远。在阴影区域进行的严格受控实验，可能会揭示出地球生物如何应对那些在地球上的实验室中难以精确重现的环境条件。

研究人员接下来计划开发更详细的光照模型，使用更高分辨率的地形数据，并扩大微生物实验。有一种名为明暗恢复形状的方法，可以通过分析二维照片中的光照强度、阴影和表面角度，重建三维行星地形、陨石坑和地表坡度。综合起来，这些工作可以更清晰地揭示人类携带的微生物到达月球后是如何生存的。

在规划人类前往月球或其他地方的行动时，我们需要尽可能了解遗留下来的一切。贝尔托内说。

参考文献10.1126sciadv.aec0811

本研究得到美国国家航空航天局（奖项编号：24PPR240003、80GSFC24M0006及820GSFCS）、美国国家航空航天局戈达德科学任务组计划以及戈达德太空飞行中心塞勒斯系外行星环境合作项目的支持。