科學家竟然要去月球找50年留下的人類糞便?
2019年04月25日11:34

  4月25日消息,據國外媒體報導,阿波羅11號登月至今已經將近50年了。尼爾·阿姆斯特朗標誌性的足跡仍留在那裡,沒有受到干擾——月球上沒有大氣,因此也沒有風能將足跡吹走。不過,人類在月球上留下的更大“印記”,或許是6次阿波羅登月任務留下的96袋人類排泄物。

天的月球上仍然保留著阿波羅任務宇航員留下的足跡,同樣留在月表上的還有宇航員的排泄物
天的月球上仍然保留著阿波羅任務宇航員留下的足跡,同樣留在月表上的還有宇航員的排泄物

  沒錯,勇敢的宇航員們在去月球的路上,甚至可能是在月球表面活動時,將用過的尿布放到了袋子裡。現在,這些袋子還留在那裡,沒有人知道它們變成了什麼。科學家們想回到月球上,為一個將對我們未來探索火星有深遠影響的問題尋找答案。這個問題就是:這些袋子裡有生命嗎?

1969年阿波羅登月艙旁邊的一個垃圾袋
1969年阿波羅登月艙旁邊的一個垃圾袋

  人類的糞便可能很噁心,但也充滿了生命。糞便大約50%的質量是由細菌組成的,代表著生活在腸道中的1000多種微生物的一部分。每一坨糞便中都生活著一個奇妙的生態系統。在39億年以上的時間里,地球一直是這些生命的家園,並孕育出更多的生命,而據我們所知,月球在這段時間里一直是貧瘠和沒有生命的。

細菌占人類糞便重量的50%以上
細菌占人類糞便重量的50%以上

  隨著阿波羅11號登月成功,人類把地球上的微生物帶到了目前為止最極端的環境中。這意味著月球上的人類糞便——連同袋子裡的尿液、食物垃圾、嘔吐物和其他垃圾以及可能含有的微生物——代表著一種自然的、但並非有意為之的實驗。

  這個實驗將回答的問題是:在月球嚴酷的環境下,生命會有多大的韌性?如果微生物能在月球上存活,那它們能在星際旅行中存活嗎?它們是否有能力在宇宙中播種生命,包括在火星這樣的地方?

  宇航員將糞便裝在袋子裡丟在了月球表面?!

  尼爾·阿姆斯特朗從阿波羅11號的“LM-5鷹”登月艙下來,成為第一個登上月球的人類。他拍攝的第一張圖片顯示,月球表面佈滿了大大小小的撞擊坑,同時還可以看到一個被丟棄的白色垃圾袋。

  我們不能確定這個袋子裡是否有糞便(當時登月的另一位著名宇航員巴茲·奧爾德林拒絕就此事發表評論),但根據美國國家航空航天局(NASA)歷史辦公室的說法,月球上確實存在一個類似的袋子,裡面含有人類糞便,或者至今仍含有人類糞便。

  1972年,阿波羅16號宇航員查理·杜克(Charlie Duke)在月球上待了71個小時。他近日證實了當時的機組人員在月球上留下了人類糞便。“我們確實這麼做了,”他說。“我們把收集到的尿液放在一個水箱里……我認為我們有過幾次排便,但我不確定(糞便)是不是在一個垃圾袋里。我們在月球表面扔了幾袋垃圾。”

  杜克表示,他們最後還是把垃圾袋扔了出去,以為所有東西都會被太陽輻射消毒。“如果有什麼東西倖存下來,我會非常非常驚訝,”他說道。另一方面,在返回地球的時候把垃圾袋一起帶回去並不是一個實際的選擇。

  “月球任務的設計非常謹慎,重量是一個非常大的問題,”佛羅里達大學空間生命科學家安德魯·舒爾格(Andrew Schuerger)說,“因此,你如果想撿一些月球上的岩石,那就應該扔掉那些對增加安全邊際沒有必要的東西,這是有道理的。”不久前,舒爾格與人合著了一篇關於月球上微生物生存能力的論文。

  據美國國家航空航天局稱,在飛往月球的過程中,宇航員們依靠“一個綁在屁股上的塑料袋來收集糞便”,這確實是一個令人噁心且繁瑣的過程。
  據美國國家航空航天局稱,在飛往月球的過程中,宇航員們依靠“一個綁在屁股上的塑料袋來收集糞便”,這確實是一個令人噁心且繁瑣的過程。

從阿波羅11號開始,宇航員開始用上了一種新式的“最大吸收力服裝”,其實就是用超強吸收性能的高分子材料製成的短褲——加強版紙尿褲。
從阿波羅11號開始,宇航員開始用上了一種新式的“最大吸收力服裝”,其實就是用超強吸收性能的高分子材料製成的短褲——加強版紙尿褲。

  據美國國家航空航天局稱,在飛往月球的過程中,宇航員們依靠“一個綁在屁股上的塑料袋來收集糞便”,這確實是一個令人噁心且繁瑣的過程。從阿波羅11號開始,宇航員開始用上了一種新式的“最大吸收力服裝”,其實就是用超強吸收性能的高分子材料製成的短褲——加強版紙尿褲。

  這種太空紙尿褲解放了宇航員的排便過程,他們在解決自然需求之後,將一個個裝有紙尿褲的白色垃圾袋留在月球上。

  隨著阿波羅11號登月50週年紀念日的到來,人類在不久的將來重返月球的興趣被重新點燃。特朗普政府的目標是最早在2028年回到月球。NASA在預算上也有動力來建造一個“月球門戶”(lunar gateway),這是一個可供居住的月球軌道平台空間站,將圍繞月球運行,允許進行長期的月球任務,並為最終的人類火星任務做好準備。

  當我們為這些旅程做準備時,糞便是我們必須重返月球的另一個原因。

  如果糞便細菌都死亡了,那將意味著什麼?

極有可能的情況是,宇宙輻射和極端溫度(夜晚的溫度可以是零下173攝氏度,白天的溫度則能達到100攝氏度)共同殺死了垃圾袋里的微生物。
極有可能的情況是,宇宙輻射和極端溫度(夜晚的溫度可以是零下173攝氏度,白天的溫度則能達到100攝氏度)共同殺死了垃圾袋里的微生物。

  科學家們提出的“垃圾袋里是否有生命存在”的問題儘管看起來很傻,但這或許能讓我們進一步瞭解生命所能承受的極端環境。當我們探索這一問題的時候,我們也能瞭解人類汙染地外天體的潛力,或者甚至是在天體上播下生命種子的潛力。這些就足夠讓我們回到月球去收集一些樣本了。

  舒爾格說,這些垃圾袋“是地球上所有含有大量真菌、細菌和病毒的物品中保護得最嚴密的”(真菌是另一類可能存活下來的微生物)。對天體生物學家來說,這意味著這些袋子是月球上最有趣的物體。

  儘管如此,舒爾格表示,在任何一個垃圾袋里,任何生命存活下來的可能性都很小。他和同事們最近完成了一項分析,模擬了地球微生物在月球上遺留的航天器的任何表面上仍然存活的可能性。這些垃圾袋可能得到了更好的保護(稍後會詳細介紹),但同樣也經受著苛刻條件的考驗。

  在許多方面,地球都是如此適宜生命生存,而月球卻並非如此。月球沒有一個起保護作用的磁場,因此不能使最強大和最具破壞性的宇宙輻射偏轉;它也沒有能夠吸收太陽紫外線的臭氧層。

  月球的真空表面不適宜生命生存。由於沒有大氣層,月球白天和晚上都會經曆劇烈的溫度波動:夜晚的溫度可以是零下173攝氏度,白天的溫度則能達到100攝氏度,即地球表面水的沸點。極有可能的情況是,宇宙輻射和極端溫度共同殺死了垃圾袋里的微生物。舒爾格表示,袋子裡任何生命體的存活都是“低概率”的,“但這是所有登月生命中的最高概率。”

  如果糞便細菌是活的……

在解決自然需求之後,宇航員將一個個裝有紙尿褲的白色垃圾袋留在月球上。
在解決自然需求之後,宇航員將一個個裝有紙尿褲的白色垃圾袋留在月球上。

  地外智慧生命搜尋協會(SETI Institute)的生物學家瑪格麗特•雷斯(Margaret Race)表示,儘管月表條件十分惡劣,但不要失去希望,“微生物不需要太多保護”。

  畢竟,我們在地球上所能看到的幾乎所有地方都發現了細菌生命,比如格陵蘭島冰川下2000米的海底,靠近灼熱的熱泉的地方。在阿波羅16號任務中,宇航員們進行了一項實驗,他們將9種微生物樣品放在飛船外部,讓它們暴露在太空中最惡劣的環境中。樣品中的許多微生物都倖存了下來(儘管在太空中的幾天並不等同於在太空中的50年)。

  “我們對生命的定義並不是說,‘它永遠不能超過這個溫度,這個鹽度,或者這個酸性水平’,”瑪格麗特·雷斯說,“每次我們在不同地方尋找,都能發現生命。”

  要讓這些微生物存活,或者至少使它們複活,還需要做很多工作。如果沒有水分,細菌就不能增殖或生長。首先,人類的排泄物必須包裝得非常好,這樣微生物生活的環境才能保持濕潤。NASA科學家馬克·盧皮塞拉(Mark Lupisella)說:“在密閉的尿布(潮濕)環境中,細菌想必應該可以進行複製。”

載人登月任務的著陸地點,即人類糞便在月球表面的分佈地點
載人登月任務的著陸地點,即人類糞便在月球表面的分佈地點

  這些垃圾袋必須完好無損,考慮到月球上劇烈的溫度波動,這一點我們不是很確定。它們可能會在加熱和冷卻過程中因機械力而撕裂。舒爾格說:“此外,我們也不知道在陽光下袋子的內部溫度會達到多少。”他表示,如果溫度超過100攝氏度,細菌在月球上可能只能存活幾天或幾週。

  盧皮塞拉表示,即使袋子裡的所有生命全部死亡,這些包也仍然值得研究。科學家或許能弄清楚這些微生物在月球上生活了多長時間,以及它們是否演化或適應了環境。“這會耗費大量精力,但我們有可能辨別出這些生命形式是否在早期發生了突變,”盧皮塞拉說道。他還表示,自然選擇極有可能在這些垃圾袋中發揮作用,導致微生物演化並最終倖存。如果糞便中只有一些能夠在月球上生存的微生物,那它們就能生長和傳播。

  再強調一次,這是我們留下過生命的最極端的環境,也可能是生命曾經到過的最極端的地方。我們需要知道生命在這種環境下有(或沒有)多大的耐受力。

  另一種可能是,一些微生物會複活。換句話說,這些微生物在月球上休眠數十年後,可能會在合適的條件下恢復生機。在地球上,北極地區的細菌孢子(形成保護層的休眠細菌)就曾在冰凍數千年後再次複活。如果糞便中的孢子能在月球上存活數十年後複活,那將是一件很有意思的事情。

  在微生物學中,這樣的研究非常有趣,而評估微生物生命的極限對於火星之旅來說,將是無價的。

  月球糞便對未來火星任務的意義

阿波羅11號的白色垃圾袋仍然留在月球上,我們應該重返月球,將這些人類糞便樣品保存起來,供進一步的研究
阿波羅11號的白色垃圾袋仍然留在月球上,我們應該重返月球,將這些人類糞便樣品保存起來,供進一步的研究

  如果微生物能在月球上存活一段時間,那它們就更有可能在火星上生存,因為火星擁有稀薄的大氣層,環境更宜居,而且有水流的跡象。科學家對火星最關心的問題包括火星上是否有生命,或者是否曾經有過生命。普遍的看法是,如果火星存在生命,那這些生命可能看起來很像細菌,或者其他一些非常簡單的單細胞生物。

  然而,如果我們成功到達火星,然後不小心用我們的排泄物汙染了這個星球,那這些問題就會變得更難回答。我們怎麼知道在火星上發現的生命是真正來自火星,還是來自地球?如果地球上的微生物喜歡上火星環境並傳播開來,那可能就沒有辦法消除這種影響了。

  1967年簽署的《聯合國外層空間條約》(UN Outer Space Treaty)規定,成員國“應避免對太空和天體造成有害汙染”。在我們的火星之旅中,這一點可能會很難做到,因為無論我們走到哪裡,我們的排泄物也會去到哪裡。

  瞭解月球上的糞便有助於思考地球生命的可能起源

阿波羅16號上的微生物生態評估設備,該實驗的設計目的是瞭解微生物生命能否經受住太空旅行的考驗
阿波羅16號上的微生物生態評估設備,該實驗的設計目的是瞭解微生物生命能否經受住太空旅行的考驗

  隨著新登月計劃的製定,我們需要仔細考慮應該如何保存阿波羅著陸點的遺留物。據報導,只要著陸位置距離阿波羅飛船著陸點不到100米,就有可能對這些物體造成破壞。保護人類在月球上探索的歷史也意味著保護這些“垃圾”,不僅因為其具有巨大的歷史價值,也因為它們有著重要的科學價值。我們需要保護這些地點,這樣科學家才能回到那裡採集樣品。

  瞭解月球上保留著完整的人類排泄物還可以為人類的想像提供燃料。例如,我們可以考慮生命根本不是起源於地球的假設,相反,生命可能是來自另一個世界的微生物播下的種子。

  現在讓我們假設一顆小行星疾馳而過,撞向月球,並將阿波羅任務的糞便拋入太空深處(這是一種極端假設的情況)。這些“種子”能在更廣闊的宇宙中孕育生命嗎?也許可以。在這種情況下,地球上的生命是否可能是由外星宇航員的糞便播下的呢?“據我所知,沒有一個主流的理論涉及宇航員的尿布,但從科學角度來說,這整個想法是完全有可能的,”盧皮塞拉說道。

  如果微生物能在月球上存活,即使處於休眠狀態,也意味著微生物能在太空深處存活很長一段時間。也就是說,微生物可以在不同星球間旅行,傳播生命。“簡單的生命能像無線電波一樣在宇宙中傳播(僅僅是自然地在宇宙中傳播)嗎?還是需要等待數十億年,直到擁有宇宙飛船的科技物種將其傳播開來?”行星科學家菲爾·梅澤爾( Phil Metzger)最近在社交媒體上問道,“這隻是我們重返月球後要努力回答的許多重要科學問題之一。”

  生命是寶貴的奇蹟,即使我們糞便中的微生物也同樣如此。讓我們對其中一些微生物可能在月球上存活的事實感到敬畏吧,因為這將意味著生命有潛力播撒在一個死亡的星球上,不管這個星球有多小。(任天)

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