太空微生物带来哪些风险?
美国太空总署(NASA;美国国家航空暨太空总署/美国宇航局)的“毅力号”(Perseverance)火星探测车正在火星采集和分析岩石样本。天文学家正在宇宙中寻找可能拥有类似地球大气层的行星。我们也在聆听来自太空的无线电讯号,希望捕捉到可能由银河系遥远行星传来的讯息。
这些复杂任务都有一个共同目标:找出地球以外是否存在生命,或是否曾经存在生命。
人类数十年来一直在寻找地球以外的生命迹象,但任何外星生命未必像电影中的绿色外星人。事实上,天体生物学家兼作家米凯拉·穆西洛娃博士(Dr Michaela Musilova)说,它们很可能是微生物。她曾与美国太空总署和欧洲太空总署(ESA;欧洲宇航局)等机构合作研究。
然而,如果我们真的在太空中发现微生物,它们会令我们生病吗?随着人类前往距离地球愈来愈远的地方,我们会不会反过来成为把这些微生物带到太空的人?
图像来源,Nasa/JPL-Caltech/MSSS
图像加注文字,美国太空总署的“毅力号”火星探测车在2021年登陆火星,目标是采集样本,并寻找远古生命存在的迹象。
穆西洛娃在BBC播客节目《CrowdScience》中表示,细菌等简单生物最有可能在太空的恶劣环境中存活。
她说,地球上的一些细菌可以在太空中长时间生存,因为它们能形成孢子,进入一种休眠状态,从而抵受辐射。
她解释:“它们会在细胞中形成一层厚厚的保护壳,DNA会紧密地包裹起来,并受到特殊蛋白质保护。这些蛋白质的作用某程度上就像安全带。”
“它们把DNA固定在原位,因为辐射往往会令DNA断裂成细小碎片。”
穆西洛娃说,一些理论认为,细菌孢子或许可以在太空存活数千年。不过,她指出,这些理论仍属假设,因为科学家在国际太空站进行这方面实验的时间还不算长。
从太空到地球
科学家需要回答的一个重要问题,是外太空可能存在的微生物生命会否被带回地球——亦即是“逆向污染”。它们会否对人类有害?
专家小组过去曾表示,来自火星表面的样本对地球造成危害的风险“极低”。不过穆西洛娃说,美国太空总署等太空机构仍然“相当认真”看待这种威胁。
例如,目前已暂停的“火星样本返回”(Mars Sample Return)计划,是美国太空总署与欧洲太空总署合作、原定首次把火星样本带回地球的项目,当局曾为此制定应变方桉。
图像来源,DrPixel via Getty Images
图像加注文字,专家小组过去曾表示,来自火星表面的样本对地球造成危害的风险“极低”。
穆西洛娃说:“他们确实计划在地球上设立特殊的隔离实验室,先把这些样本存放在那里并进行检测。”
曾参与这项计划的科学家之一,是欧洲太空总署的行星防护官西尔维奥·西尼巴尔迪(Silvio Sinibaldi)。
他指出,研究人员考虑的威胁不只来自样本本身。
西尼巴尔迪解释:“我们也研究过一些可能交叉污染太空船外部的微粒。”他们甚至不希望这些微粒“接近地球大气层”。
我们会污染太空吗?
不过,如果微生物能够在太空存活,我们也必须思考人类正在把甚么带到太空。前任美国太空总署太空人,美国匹兹堡大学(University of Pittsburgh)微生物学家凯特·鲁宾斯博士(Dr Kate Rubins)这样说。
人类前往太空时,无可避免会把微生物一并带上去。鲁宾斯指出,微生物的一个特点,是能够感知周遭环境。
她说:“它们对压力等因素非常敏感,而太空飞行环境和微重力环境充满各种压力。”
研究发现,一些细菌暴露在微重力环境后,会启动与“致病力”(virulence)相关的基因,也就是其引发疾病的能力。
鲁宾斯说:“这确实有点令人担心⋯⋯它们的致病性会稍为增加。”
部分研究亦显示,太空飞行可能对人类免疫系统造成负面影响。
美国太空总署观察到,包括与带状疱疹(shingles;生蛇)有关的一些潜伏病毒,在太空中似乎会在某些情况下重新活化。鲁宾斯说:“这可能意味着免疫系统的功能受到了抑制⋯⋯而这种病毒甦醒过来,再次活化。”
图像来源,Nasa via Getty Images
图像加注文字,有证据显示,太空飞行可能对太空人的免疫系统造成不利影响。
穆西洛娃表示,把微生物带到太空也可能威胁我们自己的科学研究,因为我们可能会污染自己希望研究的对象。
她说:“我们一直把不同的探测器送到火星,研究火星上的环境过去是否曾经适合生命存在。”
“几乎可以肯定,有一些微生物成功‘搭便车’,一路去到了火星⋯⋯如果有一天我们真的在火星发现生命,首先就必须确认,那并不是来自地球的污染物。”
西尼巴尔迪补充,降低这种风险,也可以防止我们把可能在其他行星上“繁殖”的生物带过去。
太空船的设计可以在这方面发挥作用。
欧洲太空总署的ExoMars“罗莎琳·富兰克林号”(Rosalind Franklin)火星车预计在2028年发射,其设计亦尽量减低污染风险。
欧洲太空总署表示,这辆火星车是在超洁净环境中组装。工程人员亦使用干热微生物减量、紫外线和伽马射线等方法,把细菌数量降至最低,但仍无法把细菌完全清除。
ExoMars工程师保罗·米彻姆(Paul Meacham)说:“整辆火星车表面的细菌孢子数量不得超过1万个,这个数量通常可以在八分之一个针头大小的面积上找到。”
“而我们实际做到的,只是这个上限的10%。”
为何这很重要?
今年8月,美国太空总署科学家发现,地球上的一些微生物可以在月球南极地区有阴影遮蔽的角落和缝隙中存活。
他们表示,这项发现显示,我们有必要进一步了解微生物在太空环境中的反应。
微生物可能有能力在太空存活,甚至变得更具致病力,加上太空飞行可能抑制人体免疫系统,这些因素结合起来,意味微生物可能损害太空人的健康,也可能影响太空任务的成败。
随着人类计划离开地球进行时间更长的旅程,这些问题亦变得更加重要。如果有人在国际太空站生病,可以在24小时内被送回地球接受医疗照顾。但如果人在月球,返回地球便需要数天。
鲁宾斯说:“听起来好像不是很久,但如果你患上严重感染,这真的可能成为一个问题。”


