自阿波罗11号登月以来已经过去了50年。尼尔·阿姆斯特朗那标志性的脚印仍然清晰可辨,月球上没有大气,不会有风把它吹走。但其实,比起这个人尽皆知的脚印,6次阿波罗登月任务留下的96袋人类排泄物才是我们留在月球上更瞩目的痕迹。勇敢的宇航员将用过的尿片放进袋子里,留在了人类通往广袤宇宙的门阶上。
现在,那些袋子依然还在月球上,没人知道它们变成什么样了。科学家想回到月球,解答一个对未来探索火星有着深远影响的问题:那些袋子里有生命吗?人类的粪便可能很恶心,但也充满了生命。粪便中大约50%的质量是由细菌组成的,代表着生活在肠道中的1000多种微生物的一部分。每一坨便便里都装着一个奇妙的生态系统,生生不息。
地球滋养孕育各种生命已经有39亿年之久。
而据我们所知,在这段期间里,贫瘠如月球,那里是没有任何生命的。阿波罗11号登月成功,我们也将地球上的微生物带到了目前为止最为极端的环境当中。月球上的人类粪便,连同袋子中可能含有微生物的尿液、食物残渣、呕吐物和其他垃圾一起,展开了一场自然的、并非有意为之的实验。这个实验要回答的问题是:在月球严酷的环境中,生命能展现出多大的韧性?
假如微生物可以在月球上存活,那它们能否在星际旅行中存活,在宇宙中播种生命呢?比如在火星。
尼尔·阿姆斯特朗从“鹰号”登月舱下来,成为了第一个登上月球的人类。他拍摄的第一张照片上除了布满陨石坑的月球表面,还有一个白色的垃圾袋。我不能确定这个袋子里是否装有粪便,跟在阿姆斯特朗后第二个登上月球的人——巴兹·奥尔德林拒绝就此事发表评论。但美国国家航空航天局历史办公室(NASA History Office)称,月球上的确有一个袋子里曾装有人类排泄物,或者至今仍装着它们。
1972年,阿波罗16号宇航员查理·杜克在月球上待了71个小时。他曾在电话中承认,当时的机组人员在月球上留下了人类排泄物。“我们确实留下了几袋,”他说,“我们把到尿液装在一个水箱里……应该也排过几次便,但我不太确定,它们被丢进了垃圾袋。我们朝月球表面踢了几袋垃圾过去。”即便如此,杜克表示,把垃圾袋扔出去时他们认为所有垃圾都会被太阳辐射消毒。“如果里面有东西活下来,我真的会感到非常非常惊讶,”他说。
“月球任务设计得非常谨慎,而重量是一个非常大的问题,”佛罗里达大学空间生命科学家安德鲁·舒尔格(Andrew Schuerger)说。他最近与人合著了一篇关于微生物在月球上的生存能力的论文。“所以如果你想在月球捡几块石头回来,那就得扔掉一些没用的东西来保障安全”。据NASA称,在飞往月球的过程中,宇航员们依靠“一个绑在屁股上的塑料袋来收集粪便。
到了月球表面,则用“最大吸收性服装”来解决“粪便污染”。说白了就是个吸收力超强的尿片。
随着阿波罗11号登月50周年纪念日的到来,在不久的将来重返月球的兴趣也被再次点燃。特朗普政府的目标是最早在2028年重返月球。NASA正在积极筹备预算用以建造“月球门户”(Lunar Gateway)——一个绕月球轨道运行、可供人居住的空间站,能让宇航员们进行长期的月球任务,并为人类登陆火星做好准备。去看看月球上的便便,则为这次探险增添了一个理由。
便便里的细菌死了吗?“垃圾袋里是否还存在生命?”尽管科学家们提出的这个问题看起来有点傻,但也许能让我们了解生命究竟能忍耐多极端的环境,探索人类污染其他天体,甚至在其他天体上播种生命的可能性。这些理由足以让我们回到月球,带些粪便样本回来。
舒尔格说,这些垃圾袋“是地球上所有含有大量真菌、细菌和病毒的物品中保护得最严密的”(真菌是另一类可能存活下来的微生物)。对天体生物学家来说,它们才是月球上最有意思的物体。尽管如此,不论在哪个垃圾袋里发现生命存活的可能性都非常小。舒尔格与同事们最近完成了一项分析,模拟了地球微生物在留在月球上的航天器表面存活的可能性。垃圾袋受到的保护可能更好(接下来会细说),但同样苛刻的环境依然存在。
从各方面来说,地球都非常适宜生命生存,但月球就不是了。月球没有起保护作用的磁场,这种磁场可以让最强大、最具破坏性的宇宙辐射偏转;月球也没有能吸收太阳紫外线的臭氧层,其真空表面也不适合生命生存。由于缺乏大气层,月球昼夜温差极为剧烈:夜晚的温度可以低至零下173摄氏度,白天的温度则能高达100摄氏度(即水在地球表面的沸点)。辐射与极端温度很有可能已经杀死了垃圾袋里的所有微生物。
舒尔格表示,袋子里任何生命体的“存活概率都非常低”。“但这已经是所有登月物体中(有生命体存活)的最高概率”。
月球表面的条件的确十分恶劣,先别失去希望。“微生物并不需要太多保护,”地外智慧生物搜寻协会(SETI Institute)的生物学家玛格丽特·雷斯(Margaret Race)说道。
毕竟,我们在地球上几乎所有地方都发现了细菌生命——海底最深处、在靠近灼热的海底热泉处、在格陵兰岛冰川下3000多米处。在阿波罗16号任务中,宇航员们进行了一项实验,他们将9种微生物样品放在飞船外部,让它们暴露在太空中最恶劣的环境中。其中的许多微生物都存活了下来(尽管在太空中存活几天并不等同于在太空中存活50年)。
“‘永远不能超过某个温度、某个盐度,或者某个酸度’,我们对生命可没有这样的定义,”雷斯说,“不论看向哪里,总能发现生命。”要让这些微生物存活,哪怕至少让它们能复活,都需要很多条件。首先,排泄物必须包裹得严严实实,这样微生物生活的环境才能保持潮湿,才能繁殖生长。
NASA科学家马克·卢皮塞拉(Mark Lupisella)正在做回收、研究这些垃圾袋的初步工作,他说:“在尿布封闭的(潮湿)环境中,细菌大概是可以进行繁殖的。”但这一点无法保证,月球上温度波动剧烈,它们可能会在加热和冷却的过程中因机械力而裂开。“另外,我们也不知道暴露在阳光下的袋子内部温度会达到多少,”舒尔格说道。如果温度超过100摄氏度,细菌在月球上可能只能存活几天或几周。
不过,卢皮塞拉表示,即使袋子里的微生物全部死亡,这些袋子也仍然值得研究。科学家们也许能弄清楚这些微生物在月球上到底存活了多久,是否进行了演化或适应了环境。“这有些勉强,但我们有可能辨别出这些生命体是否在早期发生了突变。”他说。他的意思是说,有很小的可行性,自然选择会在这些垃圾袋中发挥作用,导致微生物演化并最终生存下来。哪怕粪便中只有一小部分微生物得以在月球上存活下来,那它们就有可能生长、扩散。
另一种可能是,一些微生物有可能复活。也就是说,在月球上休眠数十年后,一部分微生物也许能在合适的条件下恢复生机。曾冻在北极地区数千年之久的细菌孢子(形成了保护外层的休眠细菌)就被成功复活过。如果粪便中的孢子能在月球上存活数十年后复活,那将是一件非常有意思的事。测试微生物生命的极限对微生物学家而言是件趣事。不过,对于火星之旅来说,这样的测试则更加宝贵了。
如果微生物能在月球上存活,那它们就更有可能在拥有稀薄的大气层、更宜居、有水流迹象的火星上生存下来。科学家最关注的火星问题之一便是:“火星上是否有、或者曾经有过生命?”科学界的普遍看法是,如果火星上有生命,那它们很可能看起来像细菌,或者其他一些非常简单的单细胞生物。但如果我们成功到达火星,然后不小心用排泄物污染了这个星球,那这些问题就会变得更难以回答。
到时候怎么能知道在火星上发现的生命是真正的火星生命,还是来自地球的呢?如果我们地球上的微生物喜欢上了火星的环境并且传播开来,一切可能就没办法重来了。
1967年签署的联合国《外层空间条约》(即阿波罗11号登陆的两年前)规定,成员国“应避免对太空和天体造成有害污染”。想要在火星之旅中做到这一点十分不易,因为无论走到哪里,排泄物总会跟着我们。
得知月球上还保留着完整的人类排泄物,这给我提供了不少开脑洞的材料。比如,想想那个“生命根本不是起源自地球”的假说。也许,生命是由来自另一个世界的微生物播下的种子。想象一下:一颗小行星飞速撞向月球,将阿波罗任务留下的粪便投到了太空深处(这是一种极端假设的情况)。这些微生物能在更广阔的宇宙中播种生命吗?也许可以。既然如此,地球上的生命是否可能是由外星宇航员的粪便播种开来的呢?
“据我所知,没有任何主流理论涉及到像这样的宇航员尿布之说,但从科学的角度来说,这个想法是完全有可能的,”卢皮塞拉说道。
如果微生物能在月球上存活,即使处于休眠状态,这也将意味着微生物能在太空深处存活很长一段时间,在星际间旅行,传播生命。“简单的生命体能像无线电波一样在宇宙中传播(仅仅靠自身在宇宙中自然移动)吗?还是需要等待数十亿年,直到被哪个科技发达的物种用宇宙飞船传播开来?
”行星科学家菲尔·梅泽尔( Phil Metzger)最近在推特上问道,“这仅仅是我们重返月球后要尝试回答的众多重要科学问题之一”。生命是难能可贵的奇迹,即便存在于粪便中也一样。一想到其中某些微生物可能会在月球上存活,在一个死寂的世界中可能有生命播种开来,真是令人敬畏。