2017年9月15日,美國宇航局的卡西尼號探測器將自殺式地墜入土星,以避免汙染這顆環狀行星上可能存在生命體的衛星,即土衛六和土衛二。
卡西尼號的命運與行星保護問題息息相關,行星保護指的是科學家和工程師們採取的措施,以最大限度地減少地球上的生命形式到達其他世界的可能性。隨著美國宇航局的“火星2020”探測車計劃快取樣本,以便有一天返回地球實驗室,行星保護還意味著確保我們自己的世界免受可能的外星生命汙染。
行星保護是上週在亞利桑那州梅薩舉行的天體生物學科學會議議程上的第一項。化學家、生物學家、行星科學家、天文學家和其他研究人員都在週一上午(4月24日)的第一次會議上積極討論了這個問題。[5個大膽的外星生命主張]
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亞利桑那州立大學風險創新實驗室的研究員安德魯·梅納德說:“行星保護從未像現在這樣重要。”他是這次討論的主持人。
梅納德引用了火星樣本返回,即將進行的前往木星的海洋衛星歐羅巴的任務,以及未來可能訪問其他冰衛星的探測器,他以改變科學家們對這一過程的看法的既定意圖,吸引了科學家觀眾的注意。梅納德不是天體生物學家,而是一名物理學家,他將房間裡的注意力轉向風險評估研究,敦促研究人員不要將風險視為應該避免的事情,而是將其視為“一個複雜的景觀,需要透過它來實現目標”。
他還表示,分析地球或其他世界受汙染的風險,並非任何特定科學家群體或一般科學家的專屬責任。
梅納德說:“每個人都有一份責任。”
保護地球
自太空時代黎明以來,人們一直關注汙染問題。首批三組登上月球的宇航員在返回地球后都被隔離起來,以確保他們沒有把任何病原體帶回家。[美國宇航局17次阿波羅登月任務圖片]
在傳送美國宇航局的海盜1號和海盜2號著陸器到火星尋找生命之前,它們經過了消毒處理,以最大限度地減少地球微生物汙染其實驗的可能性。隨後的機器人探測器也進行了類似的清潔。1967年,世界各國一致同意,他們的太空任務將努力避免汙染地球或其他世界,使行星保護成為一項國際目標。
阿波羅宇航員帶回的月球岩石很快揭示,地球的天然衛星是一個貧瘠、不適宜居住的地方,不適合生命生存。過去和正在進行的任務取樣的彗星和小行星已經汙染了地球表面,美國宇航局認為這些物體不太可能存在生命。
但是地球只從火星接收到相對較少的隕石樣本。雖然一些科學家認為生命可能起源於這顆紅色星球,然後搭上了前往地球的“順風車”,但這個問題遠未確定。因此,當涉及到從火星返回樣本時,太空機構將非常小心,避免感染地球。
根據美國宇航局的程式要求NPR 8020.12:“除非返回的樣本經過接受的、批准的消毒過程,否則樣本容器必須在樣本採集後密封,並且需要一個冗餘的、故障安全的容器,並在返回地球前驗證其執行的方法。”
該要求還規定:“任務和航天器設計應提供一種‘切斷與火星的接觸鏈’(BTC)的方法。任何直接或間接接觸火星的未封閉硬體,除非經過消毒,否則不得返回地球。”
但是,科學家們仍在爭論最大的擔憂是什麼。梅納德的演講涉及隨機調查觀眾成員並讓他們參與辯論,這表明許多參與研究生命如何在地球之外進化的科學家在我們需要多大程度上擔心汙染的問題上存在分歧。
雖然火星表面似乎沒有生命,但一些研究人員認為微生物可能仍然存在於地下。因此,樣本返回任務理論上可以將活生物體與岩石和塵土一起帶回地球。一個火星微生物是否能在我們的星球上生存仍然是一個激烈的辯論主題。
例如,在討論期間,美國宇航局戈達德太空飛行中心(位於馬里蘭州格林貝爾特)的研究員弗拉基米爾·艾拉佩蒂安認為,在火星上進化的生物不應該能夠在地球上找到位置,因為這個星球的所有生物生態位都已被填滿。
但是聖路易斯華盛頓大學的本傑明·沃爾夫不同意。“我不喜歡我們認為生態位已被佔據的觀點,”他說,並引用了地球上許多入侵物種在進入先前被佔據的生態位時所取得的成功。
沃爾夫說:“人們沒有意識到葛藤會佔領整個南方,”他描述了自1876年引入以來就覆蓋美國南部的日本藤蔓。“我們需要理解,有時科學家不知道某些事情。”
東京工業大學地球生命科學研究所的地球化學家斯圖爾特·巴特利特也對可能將能夠在火星極端條件下生存的生物帶回家表示擔憂。
巴特利特說:“向後汙染似乎更有可能呈指數級傳播和入侵。”
但是梅納德認為,科學家不應該是討論的唯一參與者。他鼓勵與公眾展開對話,如果有害生物返回地球,公眾也會受到影響。由於世界上大多數人都不熟悉潛在的危害,梅納德鼓勵科學家們在溝通潛在問題方面做得更好,這個過程將使每個人能夠共同努力做出明智的決定。
他指出了大型強子對撞機的開放,這是一個位於法國-瑞士邊境的粒子加速器,一些人擔心其啟用會產生一個微小的黑洞,有可能摧毀地球。雖然這種風險被認為是微不足道的,但梅納德指出,這種不大可能發生的災難會對全球產生影響,而且科學家以合理的方式將社會納入了討論。(當然,當加速器開啟時,沒有黑洞摧毀地球。)
梅納德說,當涉及到樣本返回任務時,科學家需要確定外星汙染的威脅可能有多大。
他說:“關於外星生命是否能夠在地球上生存,我們的意見似乎存在巨大分歧。”
汙染火星
在4月24日的討論中,科學家們還討論了探索任務對火星和其他世界原始環境構成的威脅。火星探測車和著陸器在整個建造過程中都保持嚴格的隔離,建造在世界各地的潔淨室中。元件會盡當前技術的能力進行消毒,但研究人員強調,不可能殺死任何飛行器上的每一個微生物。
攜帶微生物出境的擔憂是雙重的。一個問題是,可能會干擾旨在尋找另一個世界生命的實驗。如果一個地球微生物搭上了“順風車”,它可能會被任務的測試所檢測到,導致科學家錯誤地認為他們發現了外星生命。[太陽系中最有可能存在外星生命的6個地方]
4月24日會議的參與者表示,這樣的錯誤本身雖然令人失望,但也可能會影響世界各地的人們如何看待科學家。
華盛頓特區喬治華盛頓大學的研究員琳達·比林斯說:“如果美國宇航局花費50億美元執行一項生命探測任務,卻發現了來自地球的生命,那麼公眾信任的喪失將會急劇上升。”
一個透過航天器前往另一個世界的地球生物也可能感染那個世界,壓倒或驅逐任何現有的生命。許多不認為火星微生物會在地球上繁榮的評論員似乎也認為,由於兩個世界環境之間的巨大差異,地球生命不太可能在火星上繁榮。
但這僅僅是猜測。即使一個世界的生命在另一個世界不會持續很久,為了理解科學,保持清潔也很重要,會議上的研究人員說。
房間裡的一人說:“我們需要將火星問題留給火星,將地球問題留給地球。”
當談到向火星派遣人員時,保持火星不受地球汙染的願望可能會產生嚴重的後果。人類不是生活在隔離狀態的;我們走到哪裡都攜帶大量的微生物,而且這些微小生物的數量大約是我們自身細胞的10倍。
一位評論員說:“如果我們把人類送到任何地方,我們就會汙染那個星球,因為如果我們是無菌的,我們就會死亡。”因此,人類探索可能會導致與行星保護的衝突。
然而,並非所有人都認為人類會自動汙染這顆紅色星球。北卡羅來納州格林維爾東卡羅來納大學的星體生物學家、前美國宇航局行星保護官員約翰·魯梅爾在會上表示,他不認為這其中必然存在衝突。
魯梅爾對Space.com網站說:“我不認為這是一場非此即彼的遊戲。”他表示,人類的探索可以是循序漸進的,首批探險者在他們的居住地之外只會邁出最謹慎的步伐。
美國宇航局和其他政府機構並非唯一尋求讓人類登上火星的組織。例如,去年九月,SpaceX 創始人兼執行長埃隆·馬斯克公佈了他公司的計劃,以幫助在紅色星球上建立一個可容納一百萬人口的城市。
魯梅爾說,即使這些努力成功,它們也未必會導致火星上的原生生命被來自地球的微生物淹沒——特別是如果紅色星球的生物只存在於地下,那裡可以保護它們免受有害輻射的影響。
魯梅爾說:“馬斯克不會讓遊客干擾火星深層地表。”
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