如果人類被小行星摧毀——或者因為我們自己的愚蠢——我們還會留下什麼?至少,如果“拱門任務基金會”的計劃得以實現,我們的資料將會被保留下來。這家位於洛杉磯的非營利組織表示,他們將在2020年將由古登堡計劃(一項將印刷材料數字化的志願者活動)選出的20本“重要書籍”的文字以及10,000張眾包影像發射到月球,以啟動其月球圖書館。專案組織者希望最終包括整個維基百科,以及基因組圖譜和世界上最偉大的藝術、音樂、文學和科學知識。
為了記錄如此驚人的資訊量,該基金會正在轉向一種新穎的資料儲存形式:DNA。新技術使用遺傳分子的四個鹼基核苷酸,或“字母”——腺嘌呤、胸腺嘧啶、鳥嘌呤和胞嘧啶——作為數字位來編碼資料,類似於計算機將資訊轉換為二進位制的0和1。該基金會的目標是使月球圖書館的初始安裝成為有史以來用合成DNA書寫的最大資料集合。
月球圖書館的第一階段計劃於2020年搭乘阿特拉斯V型火箭發射,並由一家名為“遊隼”的機器人著陸器送至月球表面,該著陸器由私人太空初創公司“星際機器人”製造。“遊隼”的首次任務將會是此次飛行,而拱門任務基金會的書籍和影像(以數字DNA形式封裝在小容器內的金屬遮蔽層中)將成為其首批有效載荷之一。
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《大眾科學》最近與拱門任務基金會聯合創始人諾瓦·斯皮瓦克就其計劃的實用性、目標受眾以及DNA儲存的優勢進行了交談。
[以下是採訪的編輯稿]。
您對月球圖書館的總體目標是什麼?
經過多年研究如何在數百萬或數十億年的地質時間尺度上儲存人類文明的問題後,我們成立了拱門任務基金會。當你回顧地球上文明的歷史時,你會發現大多數文明在統計上都無法倖存。可能會有太陽耀斑,或者來自我們不知道的物體的撞擊。考慮到所有這些威脅,為我們的資料備份制定一份保險政策似乎是明智的。我們的計劃是在月球上建立一個巨大的圖書館。它將永遠存在,字面意義上的永遠。我們正在嘗試在最長的時間內傳遞我們能夠傳遞的最大資訊。
您為什麼決定使用DNA來儲存您的資料?
我們發現,確實沒有現代媒體可以做到這一點。固態硬碟和光碟的壽命以數十年為單位計算。不僅實際的物理材料會降解,而且用於訪問資料的硬體壽命也很短。我們的限制是獨特的。我們需要儲存PB級的資料[1PB是一百萬GB]。使用DNA作為構建模組,您可以在極小的體積中寫入和儲存資訊。一小滴液體就可以包含亞馬遜的整個資料中心。然後,您可以廉價地複製它,從而建立數十億份副本。
我們正在使用合成DNA。它不編碼生物體——它只是資料儲存。我們將DNA以液體或粉末形式取出,並將其封裝到一種特殊的材料中,然後將其進一步封裝到一張大約紙張厚度的薄膜中。我們正在“寫入”20本著名的書籍和10,000張影像。我們相信這是有史以來寫入DNA的最大圖書館。
月球圖書館中入門資訊層的雷射蝕刻影像將可以透過功能強大的顯微鏡看到,這些顯微鏡包含在圖書館中。圖片來源:布魯斯·哈和由拱門任務基金會提供
DNA可能很脆弱且容易出錯。為什麼這是一個長期儲存的好選擇?
DNA中的許多錯誤發生在您使用有性選擇繁殖它時。在這種情況下,我們沒有這個問題。當我們複製它時,我們正在製作相當精確的副本。DNA分子的脆弱性是一個挑戰,但它們在受控環境中的地球上實際上相當穩定和耐用。它們不會在數百萬年的時間裡降解——我們已經發現了在恐龍琥珀中儲存的DNA。
我們必須進行一些實驗來測試它在太空環境和月球環境中的表現。那裡有極端溫度,還有宇宙射線。但DNA的關鍵在於許多副本存在於許多位置。如果月球爆炸了怎麼辦?我們必須將其放置在地球周圍的其他位置以及許多其他太陽系位置。我們可以透過統計學保證,如果未來數十億年內有人發現它,此資料集將存在。
即使此資料集確實設法存活了數十億年,誰找到它就能閱讀它的可能性有多大?
我們必須做出一些假設。它必須是至少和我們一樣聰明的生命形式,並且有眼睛並且可以在可見光譜中看到。如果它是一種微生物文明,小到這些東西對它們來說就像行星一樣,那麼顯然這是行不通的。
我們從一個入門層開始,其中有數百萬張影像,它教導[任何找到圖書館的人]他們需要知道的知識,以組裝計算機和其他裝置來讀取更深層的資料。入門層是視覺資料,透過特殊的雷射技術在鎳或石英上蝕刻,每英寸約30萬個點。你不需要電腦就能看到它,而且影像不是數字的——你可以透過相對低功率的顯微鏡看到這些影像(當然,我們會提供顯微鏡)。從那裡,我們教導您需要知道什麼才能理解這些資料。然後我們教導您需要知道什麼才能提取和理解更大的數字資料。
當旅行者號探測器在 1970 年代發射其著名的“金色唱片”[聲音和影像]時,它們的意義更多是藝術專案,而不是外星人可能會閱讀的實用資訊。您認為您的圖書館主要是功能性的還是象徵性的?
這方面的一個方面是一個宏偉的姿態,它彙集了我們關於成為一個太空文明的希望和夢想。就像所有偉大的紀念碑一樣,它是一種文化和象徵性的姿態。但我們也儘可能地努力使其成為未來可以使用的東西。在我們所做的假設下,我實際上認為有理由相信[未來的生命形式]將能夠理解這一點。
這樣做的好處不僅僅是為了在一百萬年後出現的假設潛在生命。它也是現在的。我們就像一個由私人資助的DARPA,專門關注保護和實現保護的技術。我們正在刺激研究,這些研究正在產生當今的潛在利益。
