紫金山天文台|太空探索：人类是否会污染火星银河系中心

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【紫金山天文台|太空探索：人类是否会污染火星】

自太空时代开始以来，人类已经向火星这颗红色星球发射了大约30艘宇宙飞船和登陆器。遗传学家克里斯托弗·梅森说，现在我们知道哪些微生物可能在这些旅程中幸存下来并登陆了火星。
这是一台非凡的机器，名叫“毅力号”（Perseverance）的火星探测车，只有普通小轿车大小。今年2月18日，它安全地降落并行驶在火星表面，虽然最高时速低于每小时0.1英里（152米/小时）但它配备有用途广泛的工具和仪器。它的实验已经取得了一些突破性的成就。
这辆10英尺长（3米）的火星探测车上装有一台机器能将稀薄但含二氧化碳的火星空气转化为氧气。此外还有一架纸巾盒大小的直升机，在另一个星球上首次实现有动力、可控制的飞行。这架名为“独创号”（Ingenuity）的直升机已经成功飞行了三次，每次飞行的时间都更长，也飞得更高。
但是，还有什么其他的东西和这些机器一起出现在火星吗?是否有来自地球的微量细菌或孢子被意外带入太空，并在火星上安家?
尽管美国宇航局和喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory）的工程师们制定过精确和全面的计划以确保不会让任何生物体无意中搭便车进入太空，但最近的两项研究突显出一些生物可能逃过清洗程序，展开了火星之旅，研究还考察了微生物物种在太空中的进化速度。
首先，让我们从建造“毅力号”探测器以及喷气推进实验室制造大多数航天器的过程开始。在那里，宇宙飞船像洋葱一样一层一层地精心建造，在添加之前，所有东西都经过清洁和消毒。这确保了几乎没有细菌、病毒、真菌或孢子污染被混入执行任务的设备。
航天器是在ISO-5洁净室（ISO-1表示最洁净的设施， ISO-9表示最不洁净的设施）中建造的，这里有空气过滤器和严格的生物控制程序。这些设计是为了确保每平方英尺只有几百个颗粒污染物，理想情况下每平方米不超过几十个孢子。
即便如此，也几乎不可能达到零生物量。微生物已经在地球上存在了数十亿年，它们无处不在。它们在我们体内，在我们身体里，在我们周围。有些甚至能溜进最干净的房间。
在过去，生物污染测试依赖于从设备上提取拭子样本培养。我和同事们使用的新方法是取一个给定的样本，提取所有的DNA ，然后采用“猎枪”技术测序。顾名思义，这就像用猎枪击打样本的细胞，把它们炸成数十亿个小DNA片段，然后对每个片段进行测序。然后，每个片段（或序列“读取”）可以被映射回序列数据库中已经存在物种的已知基因组。
因为我们现在是在干净的房间完成DNA排序，而不仅仅是可以培养的。如果他们可以在接近真空的空间中生存，我们就有机会更全面的研究他们是什么样的微生物。
在喷气推进实验室的无菌室里，我们发现了微生物存在的证据。这些微生物在太空任务中可能会造成问题。这些生物有更多的DNA修复基因，因此它们具有更强的抗辐射能力，它们可以在表面和设备上形成生物膜，得以在干燥环境中生存，在寒冷环境中茁壮成长。事实证明，洁净的房间可能是最顽强的细菌的进化选择过程，这样，如果没有被淘汰，它们就有更大的机会在火星之旅中生存下来。
这些发现暗示了一种叫做“正向污染”（forward contamination）的行星保护形式。在这个阶段，我们可能会把一些东西（有意或无意）带到另一个星球。重要的是，宇宙其他地方如果存在任何生命，我们要确保他们的安全。因为外来生物一旦到达新的生态系统，就会造成严重破坏。
在我们的星球上，人类在这方面的记录很糟糕。例如， 19世纪时，天花是通过分发给北美原住民的毯子传播的。即使在2020年，我们也未能遏制新冠病毒——SARS-CoV-2的快速传播。
从科学的角度来看，正向污染也是不可取的。科学家们需要确定在其他星球上发现的任何生命都是真正的本地生命，而不是一个被错误识别为外来生物，但却为地球生长起来的污染物种。即使经过辐射和消毒程序，微生物也有可能搭便车到达火星。他们的基因组可能发生巨大变化，以至于看上去确实超乎寻常，就像我们最近看到的在国际空间站上进化的微生物一样。如果在火星土壤中发现这些外来物种，可能会引发对生命或火星生命普遍特征的错误研究。