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今天早上，全世界見證了奮進號太空梭在前往國際空間站執行為期16天的任務後安全著陸。對於我們這些居住在地球西部時區的人來說，我們昨晚觀看了著陸，除了不得不從《科爾伯特報告》中轉移注意力之外，沒有任何不便。雖然我沒有去肯尼迪航天中心觀看行星學會的名為“太空梭生命”的實驗的著陸和回收，但我的經歷比上次我在太空梭上進行實驗時要好得多，那時我確實去了卡納維拉爾角參加著陸。
這是因為上次對我來說是2003年2月1日。我和朋友及同事埃蘭·申克爾和雅艾爾·巴爾一起，在奮進號今天早上滑行著陸的同一條跑道旁等待哥倫比亞號的返回。在開發了行星學會的“GOBBSS”實驗（後來被稱為“和平實驗”，因為我們招募了兩名學生，一名以色列學生和一名巴勒斯坦學生，共同擔任研究員）後，我期待著對 GOBBSS 的生物培養物以及埃蘭開發的另外兩個關於益生菌微生物的實驗進行飛行後分析。但是沒有音爆，也沒有哥倫比亞號的跡象。著陸時間時鐘進入正時間，我們被指示返回將我們帶回早些時候聚集的建築物的巴士。然後我們得知了哥倫比亞號機組七人的悲慘命運，我們不再關心實驗。
像哥倫比亞號任務 STS-107 一樣，這次奮進號飛行 STS-134 被構想為一項科學任務。“太空梭生命”只是奮進號科學有效載荷的一小部分；與聽起來很酷的裝置（如旨在探測整個宇宙中反物質的阿爾法磁譜儀）相比，幾個裝有微生物的 10 微升試管肯定顯得非常普通。那麼，為什麼我們要在美國宇航局的 STS 計劃的倒數第二次飛行中為我們的小蟲子預定航程呢？
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首先，行星學會和所有為 STS-107 飛行打包由儀器技術協會 (ITA) 進行的實驗的研究小組都獲得了在 STS-134 上進行新實驗的機會。“太空梭生命”生物在名為 CREST-1 的實驗模組內飛行。LIFE 代表“行星際飛行生物實驗”。這聽起來可能很奇怪，因為奮進號和所有太空梭一樣，不執行行星際任務。但“太空梭生命”是另一項實驗“火衛一生命”的先驅。“火衛一生命”更早地構思和開發，等待今年年底發射到火星的兩顆小衛星之一火衛一。另一顆是火衛二，火衛一在希臘神話中的孿生兄弟；兩者都是愛神阿佛洛狄忒與戰神阿瑞斯的子女，但火星是他的羅馬名字。在命名行星時，我們喜歡使用希臘諸神以他們的羅馬名字命名，即使在科幻小說中也是如此。這就是為什麼斯波克的家被叫做瓦肯，而不是赫菲斯托斯。
計劃由俄羅斯聯邦航天局 (Roscosmos) 發射的名為“格朗特”的探測器將在下一個發射視窗於今年 12 月開啟後出發。這將是一次前所未有的、為期 34 個月的往返火衛一的航行。探測器內部是一個 83 克重的圓盤形罐子，即 LIFE 生物模組。像三個作為實驗對照載入的相同生物模組一樣，“格朗特”探測器中的一個包含 30 個樣品管，其中裝有十個生物物種，其中大多數是三份的，代表地球生命的所有三個領域：古菌、細菌和真核生物。此外，還有一個來自以色列內蓋夫沙漠的土壤樣本，其微生物的混合種群將由俄羅斯微生物學家研究。
“火衛一生命”的目的是檢查太空環境，特別是輻射，對在行星際空間中旅行近三年的生物的影響。雖然許多此類實驗已在近地軌道上進行，但很少有在行星際空間中進行的。那些在行星際空間中飛行的飛行時間相對較短。
大多數由彗星撞擊火星地殼形成的隕石，作為“火星隕石”到達地球需要數千年或數百萬年的時間才能完成旅程。一個著名的例子是 ALH84001，一塊火星隕石，其中包含一些科學家認為是 35 億多年前被困在岩石中的古代火星微生物化石的特徵。一塊大約在 1600 萬年前因撞擊事件而被拋入太空的火星地殼小碎片，ALH84001 大約在 13,000 年前到達地球，在南極洲。在從火星被拋射到南極洲著陸之間，這塊岩石只是作為隕石漂浮在太空中。這對於大約四十塊已發現並被確認為來自火星的隕石來說是相當典型的，但這些僅代表已到達地球的岩石和其他火星物質的一小部分。每年，大約有一噸從火星拋射出來的物質到達我們的星球。其中大部分需要很長時間才能到達這裡，但其中一小部分，大約每千萬塊火星岩石中就有一塊只用一年左右的時間就完成了旅行。
如果任何此類快速過渡的岩石在太陽系的早期攜帶來自火星的微生物，那麼它們很可能在地球有機會發展自己的生命之前就到達了地球。由於已知火星比地球冷卻得更早，因此認為生命起源於非生物物質的生命起源可能首先發生在火星上，從而使火星微生物在地球有機會發展自己的生命之前播種地球，這並非不合理。從某種意義上說，我們可能是火星人，或者至少是火星移民的後裔。
“格朗特”探測器的大小與籃球差不多，將充當一種人造隕石，儘可能地模擬微生物在行星際空間中進行的 34 個月的旅程。它是被拋射的火星物質中很小一部分發生的快速旅程場景的模型，但如果來自火星的播種發生，那麼這一小部分是關鍵。
重要的是環境是行星際空間，因為大部分高能空間輻射被地磁層阻擋，從而保護了在低軌道航天器（如太空梭和國際空間站）中攜帶的樣品。如果來自地球的生物能夠在人造隕石內部存活 34 個月，那麼其他生物（包括可能在 40 億年前生活在火星上的生物）也可能存活下來。我們知道，各種微生物可以在彗星、小行星或大型隕石撞擊火星地殼並將岩石拋入太空的撞擊效應中存活下來。我們還知道，隕石內部幾釐米處的生物可以在穿過地球大氣層時存活下來。因此，我們的生物在人造隕石中存活的可能性，將使地球生物圈可能從播種事件中發展起來的可能性更加可信。
隨著一年的過去，您將聽到更多關於“火衛一生命”的資訊，它帶有來自地球生物圈的十個物種的使者。主要是為了給“火衛一生命”做準備，我們在“太空梭生命”中包含了五種物種。因此，讓我們來談談為什麼他們首先會出現在“火衛一生命”的乘客名單上。
即使在我們已在奮進號飛行中傳送的實驗的縮小版中，也代表了地球生命的所有三個領域。在細菌領域，有兩種物種。一種叫做枯草芽孢桿菌。它是太空飛行研究和地球上許多研究的黃金標準生物。像許多型別的細菌一樣，枯草芽孢桿菌在被放置在細胞乾燥且缺乏營養的不利環境中時會形成孢子。這種能力有助於細菌長期存活，也使它們對輻射具有相當的抵抗力。枯草芽孢桿菌在太空生物學任務中有著悠久的歷史，從阿波羅時代開始，即太空計劃，而不是音樂和光明之神。作為早期名為 Biostack 1 和 Biostack 2 的實驗中飛行的生物之一，枯草芽孢桿菌甚至在阿波羅 16 號和阿波羅 17 號的指令艙中飛到了地磁層之外。它還直接暴露在太空環境中六年，儘管是在近地軌道上。
在“太空梭生命”中飛行的另一種細菌是耐輻射奇異球菌。與枯草芽孢桿菌不同，耐輻射奇異球菌不形成孢子，但它對輻射的抵抗力更強。它能夠承受 5,000 戈瑞 (Gy) 的急性輻射劑量。這真是令人驚歎，因為暴露於 10 Gy 的輻射會殺死普通人。這種對輻射的抵抗力以及對乾燥和飢餓的不尋常抵抗力，是由於各種遺傳冗餘造成的。基本上，你可以用輻射爆發切碎這種生物的 DNA，它仍然可以正常工作，導致一些人給耐輻射奇異球菌起了一個暱稱，即“細菌柯南”。
如果枯草芽孢桿菌和奇異球菌能夠耐受遠高於火星到地球隕石航行期間所遭遇的輻射暴露，那麼認為火星本土生物在過去很久的時間裡也可能進化出這種能力是合理的。火星沒有像地球一樣的全球磁場來減少宇宙輻射暴露。它似乎過去曾有過磁場，但地球的大氣層提供了另一種輻射遮蔽。火星大氣層稀薄得多，因此有更多的宇宙輻射進入，而且輻射也來自兩顆行星地殼中的放射性物質。因此，火星會選擇具有良好輻射生存能力的生物，而這些生物將成為搭乘隕石前往地球的理想候選者。作為這些理論上的火星生物的模型，枯草芽孢桿菌和奇異球菌也被列入了福波斯-生命（Phobos-LIFE）和太空梭-生命（Shuttle-LIFE）的乘客名單。
古菌域的成員往往是極端微生物，它們不僅能在我們人類認為的極端條件下生存，而且還能茁壯成長。與細菌一樣，古菌是缺乏膜結合細胞器的單細胞生物，但相似之處僅止於此。一個例子是鹽生鹽桿菌，它被同時包含在福波斯-生命和太空梭-生命中。它是一種嗜鹽生物，在高鹽環境中茁壯成長。事實上，正如其拉丁名稱所示，它原產於死海。對某些火星隕石的研究表明，其鹽含量很高，而對火星本身的研究表明，有大量的水在表面流動過。由於大氣壓力只有7毫巴，為了保持液態而不蒸發，這些火星水體必須是鹹的，就像整個星球上都有死海和鹹水河一樣。因此，如果那裡存在生命，那麼認為它可能與嗜鹽微生物（如鹽生鹽桿菌）具有某些共同特徵是合理的。這就是我們讓這種生物進行漫長的太空旅行的原因，也是我們將其納入實驗的前期專案太空梭-生命的原因。
狂熱嗜熱菌於1986年在義大利海岸附近火山加熱的海洋沉積物中被發現，它是一種嗜熱生物，在70攝氏度到100攝氏度以上的溫度下茁壯成長。我們認為它與火星上的任何生物都不相似，火星是一個寒冷的星球，但存在一種微小的風險，即在處理有效載荷的過程中，可能會因錯誤導致有效載荷過熱。雖然認為“格朗特”（Grunt）探測器重返地球大氣層不會使有效載荷暴露在極高的溫度下，但如果太空艙在大氣層中的路線發生改變，並且內部溫度高於預期，那麼狂熱嗜熱菌將作為溫度控制。如果它是唯一存活下來的生命體，我們將知道生物模組中其他物種的死亡不能歸因於太空環境。它也被納入了太空梭-生命。
最後，在太空梭和福波斯實驗版本中，我們都納入了動物界的成員，這是真核生物域的一部分。緩步動物，也稱為水熊，與生命的其他乘客相比，體型較大。樣本是三種緩步動物的混合物。每個生物的身體由四個部分組成，每個部分有兩條末端帶有爪子的腿。與古菌一樣，它們是極端微生物。水熊可以適應從150攝氏度到零上幾度絕對零度的各種溫度。它們對輻射也具有極高的耐受性。誰說只有蟑螂才能在核戰爭中倖存下來？緩步動物也能倖存下來，而且它們肯定更可愛。
圖片： 1）帶有標籤的生物模組圖來自行星協會，2）David Warmflash的圖片混合，3）圖片來自David Warmflash和Benjamin Weiss發表在《大眾科學》上的《生命來自另一個世界嗎？》，大眾科學，2005年。
關於作者：David Warmflash，醫學博士，擔任福波斯行星際生命飛行實驗（Phobos-LIFE）的科學主管。該專案由行星協會贊助和管理，生命專案將在今年年底發射的俄羅斯“格朗特”探測器中在太空停留34個月。請在部落格天體生物學和科學與健康上關注David，特別是在Twitter上關注他。
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