月球和“天體生物學”這兩個詞並不經常在同一句話中出現——即使有少數政府航天機構和私營公司正計劃自 1972 年 NASA 的阿波羅 17 號任務以來首次進行載人月球表面探測。
最後一次阿波羅登月發生在明確月球沒有生命之後——這與最初的幾次著陸不同，最初的著陸任務要求宇航員在返回地球后進行隔離。這些早期的預防措施，現在被稱為“行星保護”，旨在防止反向汙染——將潛在的災難性地外生物引入地球生物圈。但在阿波羅計劃結束時，登月宇航員僅在離開地球前接受隔離，僅僅是為了確保他們沒有潛伏可能在高風險任務期間顯現的傳染病。
然而，阻止地球上的細菌前往月球被證明是一項艱鉅的任務。至少有一種細菌，Streptococcus mitis，在阿波羅 12 號宇航員取回並帶回地球之前，進入了在月球上停留了約 2.5 年的勘測者 3 號相機的內部。專家們現在認為，勘測者 3 號的S. mitis 來自人類調查人員返回後的汙染，而不是在月球條件下存活下來的。即便如此，隨後的研究已明確表明，某些地球生物——Deinococcus radiodurans 和 Bacillus subtilis 細菌以及被稱為緩步動物的微小無脊椎動物——確實可以在太空的惡劣條件下長期存活。無論過去還是現在，正向汙染——將地球生命形式轉移到其他世界——都是行星保護最棘手的挑戰。
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對於任務規劃者來說，正向汙染是一個熟悉的擔憂，他們試圖保護火星和外太陽系含海洋的冰冷衛星（如土星的恩克拉多斯和木星的歐羅巴）的環境，以便天體生物學家能夠在那裡識別本地生命——如果它們存在的話。但是，行星保護的禁令和限制應該如何應用於月球？當我們計劃重返月球時，阿波羅時代的哪些經驗教訓可能在未來幾年適用？
“阿波羅計劃期間的生物預防措施僅關注於防止來自假定的月球生物的反向汙染，”SETI 研究所高階科學家、NASA 行星保護顧問安迪·斯普里說。即使在首次阿波羅登月之前，月球存在生命的可能性仍然被認為是微乎其微的。但是，考慮到這種不太可能發生的情況可能造成的災難性後果，仍然採取了預防反向汙染的措施。在阿波羅11、12 和 14 號任務之後，宇航員和月球樣本——以及迎接返回機組人員的回收工程師和飛行外科醫生——都被隔離了 21 天。（阿波羅 13 號未能登月，因此沒有必要隔離。）然而，從 阿波羅 15 號開始，不再進行任務後隔離，因為對 阿波羅 11 和 12 號帶回的月球樣本的分析表明月球沒有生命。
從 20 世紀 80 年代開始，空間研究委員會 (COSPAR) 開始加強旨在防止正向汙染的協議，以更好地保護地球以外的環境。隨著科學知識的增加，這些指南隨著時間的推移而不斷發展——既有好的方面，也有不好的方面。儘管今天我們比以往任何時候都更瞭解其他世界存在生命的潛力，但由於缺乏實際的外星生物可供研究，這意味著我們新興的知識往往會提出更多問題而不是答案。與阿波羅時代不同，今天，天體是否需要任何保護已不再是一個簡單的“是”或“否”的問題。
“有五個 COSPAR 行星保護類別，”斯普里說。“第一類是指不需要採取任何預防措施來保護目標天體。“要求”僅僅是證明您的任務不需要任何特定的保護預防措施。”自 2008 年以來，月球一直被認為是第二類，這意味著雖然它不是尋找生命的目標，但在那裡的探索值得適度謹慎。這是因為這顆衛星基本上未受破壞的表面為了解我們太陽系的歷史——或許還有地球上生命的起源和演化提供了獨特的線索。
阿波羅11、12 和 14 號的隔離和其他行星保護措施與今天的第五類有一些共同之處，第五類適用於從潛在可居住（甚至可能已居住！）的世界（如火星、歐羅巴或恩克拉多斯）將裝置或樣本返回地球的任務。在這些情況下，一個目標是防止反向汙染；另一個目標是保持返回的樣本原始狀態，就像阿波羅登月任務期間一樣。當然，第五類任務還必須防止正向汙染——這是阿波羅計劃期間未被優先考慮的目標。
處理現代第五類情況的一種擬議解決方案是將裝置和樣本返回到月球或軌道上的專用實驗室，而不是返回地球。理由是，在那裡，可以分析轉移的材料，而不會有汙染地球的風險。但是，這種方法將非常昂貴，而且地球外的設施將缺乏目前最大化樣本返回任務科學回報所需的大型、重型儀器。而且，這還不是唯一的問題。
斯普里說，在地球-月球系統中自由移動人員、裝置和材料，而無需高級別的行星保護要求應該是一個優先事項。“我們不想完全恢復阿波羅時代的舊隔離協議，但將樣本和宇航員返回到位於地球上的隔離設施是一個合理的方法。”這種基於地球的接收計劃的後勤細節仍有待制定，但斯普里設想了一個具有所謂“生物安全 4 級能力”（地球上處理危險的、致病生物體的最高安全級別，如天花或埃博拉病毒）的隔離設施。這樣的設施還需要採取額外的措施來保持任何樣本的原始狀態，就像大多數阿波羅樣本一樣。
看待保護月球問題的另一種方式是，我們可以將我們這個沒有生命的月球鄰居最好地視為前往對天體生物學更敏感的地區（即火星）的任務的某種試驗場。“隨著我們繼續制定和完善火星探測的行星保護要求，月球探測提供了一個機會，可以在將這些要求應用於微生物敏感環境之前對其進行評估，”NASA 約翰遜航天中心 (JSC) 天體材料研究和探索科學部門的冰和有機物館長朱莉·米切爾說。例如，她補充說，月球上的前哨站可以為了解太空棲息地的微生物群如何隨時間變化提供新的見解，並可能導致更好的方法來防止灰塵和其他汙染物從外部的異世界侵入設施。
在“合成生物學”實驗可以在太陽系其他地方開展之前，沒有生命且無菌的月球也可以為這些實驗提供理想的試驗場。該術語指的是對地球生物進行復雜的基因改造，例如，為了淨化棲息地的空氣甚至生產火箭燃料而有意改造被稱為藍藻的光合藻類。“如果沒有藍藻的應用，人類的太空探索是不可能的，”微生物學家伊戈爾·布朗說，他曾在 JSC 與已故的天體生物學先驅大衛·麥凱一起研究合成生物學在月球上的應用。
這種具有遠見的、合成生物學增強的、在整個太陽系進行人類星際探索的計劃，是否有可能與行星保護的嚴格原則相協調？答案，如果能夠找到的話，可能會在我們何時、如何以及是否重返月球時出現。