太空辐射都杀不死的生物,被人类终结了

作者: 黄⾬佳

来源: 环球科学

发布日期: 2023-08-10 06:00:41

2019年2月22日,以⾊列的⽉球探测器“创世纪”号在即将成功登⽉时遭遇技术故障坠毁。在着陆器上携带的“⽉球图书馆”中,科学家加入了DNA样本和脱⽔的⽔熊⾍。⽔熊⾍是一种生存能力极强的生物,能在极端环境下生存。英国肯特⼤学的研究团队通过实验发现,⽔熊⾍在极高强度的冲击下无法存活。这表明,即使是“地表最强生物”也无法通过这种方式定居⽉球。

2019年2月22日,数⼗万以⾊列⼈的⽬光都望向了遥远的太空。他们的⽉球探测器“创世纪”号(Beresheet)即将登上⽉球,⼀旦成功,以⾊列将成为继美国、苏联和中国后第四个在⽉球上软着陆的国家。这是世界上第⼀个私⼈资助的⽉球着陆器,由以⾊列⾮营利机构SpaceIL和以⾊列航空⼯业公司(IAI)运营。不仅如此,它还是有史以来执⾏登⽉任务最⼩也最便宜的航天器。起初,⼀切都⾮常顺利。

然⽽,就在距离预定着陆时间⼗分钟左右,⼀系列技术故障出现了。⾸先是创世纪号上的恒星追踪器出了问题,导致⼯程师⽆法确定其在太空中的⽅向。其次,这个“经济适⽤型”着陆器上唯⼀的⼀台电脑,在执⾏任务时莫名其妙地不断重启。最终,在边重启边降落的情况下,创世纪号以超过3000千⽶/⼩时的速度撞向了⽉球。所有⼈都曾对创世纪号寄予厚望。

他们甚⾄还在着陆器上放了⼀个“⽉球图书馆”(Lunar Library),它由25层40微⽶厚的镍箔组成,满载着⼈类⽂明。前4层由纳⽶光刻技术刻蚀了三千万页⽂档和照⽚的微缩图像;后21层是光盘母版,存储了超过100GB的压缩⽂件。“⽉球图书馆”⾪属于⼀个⾮营利组织——⽅⾈使命基⾦会(Arch Mission Foundation),他们⼀直致⼒于在太阳系内和周围建⽴多个⼈类知识的存储仓库。

此时,⼼灰意冷的SpaceIL成员们并不知道,就在⽅⾈使命基⾦会将“⽉球图书馆”交付给他们的⼏周前,基⾦会的创始⼈诺⽡·斯⽪⽡克(Nova Spivack)突然决定,⽆论如何,⼀定要在“⽉球图书馆”⾥加⼊⼀些DNA样本。⼤⾃然⽤树脂形成的琥珀保存数亿年前的地球⽣物,受此启发,⽅⾈使命基⾦会的科学家和⼯程师决定⽤环氧树脂做成“⼈造琥珀”。

他们把斯⽪⽡克和其他24个⼈的⽑囊、⾎液样本,以及⼀些圣地的⽣物样本(如印度的菩提树)和脱⽔的⽔熊⾍混合进树脂,薄薄地添加到每层镍箔之间,又在包裹“⽉球图书馆”的⾼温绝缘胶带上洒了⼏千只脱⽔的⽔熊⾍。于是,这些⽔熊⾍随着坠毁的创世纪号落到了⽉球上。众所周知,⽔熊⾍是⼀种⽣存能⼒极强的⽣物,不仅能耐受接近绝对零度(-273°C)的低温和⾼达151°C的⾼温,还能在真空和辐射等极端环境条件下⽣存。

斯⽪⽡克毫不在意地说,这些⽔熊⾍“什么也算不上,不过是来⾃地球的诗意‘签名’”。可⼈们还是开始担忧,本没有⽣命的⽉球就要被这种“地表最强⽣物”污染了。从美国⽉球勘测轨道器(LRO)拍摄的照⽚来看,坠毁的创世纪号直接把⽉球表⾯砸出了⼀个坑。虽然科学家早已知道,⽔熊⾍在⾼达7.5GPa的液体静压强(hydrostatic pressure)下也能存活,但毕竟这次是和着陆器⼀起从空中坠落。

在撞击⽉球表⾯的瞬间,⽔熊⾍承受的是极⾼的击波压强(shock pressure)。它真的能活下来吗?带着这样的疑问,英国肯特⼤学(University of Kent)的团队开始做实验,研究⽔熊⾍能否耐受这样⾼强度的冲击。他们打算⽤⽓枪将⼦弹射向沙⼦,模拟⽔熊⾍乘坐创世纪号撞击⽉球的场景。不过,研究⼈员⽤的可不是我们在体育⽐赛中见到的⽓⼿枪或⽓步枪,⽽是⼀种特殊的⼆级轻⽓枪。

普通的⽓枪⼦弹速度通常不会超过500⽶/秒,但肯特⼤学的这台⼆级轻⽓枪,射速可以在0.3千⽶/秒到7.5千⽶/秒间任意调节。为了模拟宇宙中不同天体的环境,研究⼈员还能⽤液氮将⼦弹靶向的⽬标冷却到100K(约-173°C),或是加热到1000K(约727°C)。⽤这样⾼级的⽓枪发射体长不过1毫⽶的⽔熊⾍,可真算得上是“⼤炮打蚊⼦”了。当然,这样的⾼级玩意⽤起来很是费劲,⼀天最多只能发射两枚⼦弹。

接下来,⽔熊⾍就要进“弹仓”了。研究⼈员⾸先贴⼼地给⽔熊⾍喂⾷了矿泉⽔和苔藓,然后将这些吃饱喝⾜的⼩家伙放进空⼼尼龙⼦弹的底部。这些⼦弹装满了⽔,每枚⼦弹中有2~3只⽔熊⾍。这样,当⼦弹撞向沙地时,每只⽔熊⾍都会受到均匀的冲击。随后,⼯作⼈员将这些⼦弹放进冰箱,冷冻了48⼩时。

在这种情况下,⽔熊⾍会进⼊⼀种名为“tun”的冬眠状态:它们的⾝体会脱⽔,收缩成⼀个看上去没有⽣命迹象的⼩球,新陈代谢降低到正常⽔平的0.1%。不过,⼀旦解冻,它们又能在8~9⼩时内恢复活性。“突!突!”⼀枚又⼀枚载着⽔熊⾍的⼦弹笔直地射向⼏⽶外的沙地。研究⼈员测试了从0.5千⽶/秒到1.0千⽶/秒间六种不同的射击速度,对应的峰值击波压强从0.61GPa到1.31GPa不等。

每次射击完后,研究⼈员都会把埋有⼦弹的沙⼦倒⼊⽔中,⽤浮选法除去沙⼦,继⽽观察⽔熊⾍的恢复情况。

结果显⽰,当⼦弹的射出速度不⾼于0.7千⽶/秒(对应峰值击波压强0.86GPa)时,所有的⽔熊⾍都会慢慢苏醒;可当射击速度达到0.8千⽶/秒(对应峰值击波压强1.01GPa),就只有60%的⽔熊⾍能恢复活⼒;⼀旦⼦弹速度达到0.9千⽶/秒(对应峰值击波压强1.14GPa),⽔熊⾍不仅⽆⼀⽣还,甚⾄还变成了碎⽚。

⽽且,所有经历过这场测试的⽔熊⾍,都要⽐正常同类多花好⼏倍的时间,才能从“tun”状态中恢复过来。创世纪号的⾦属框架撞击⽉球表⾯时,产⽣的击波压强会远远超过1.14GPa。想来,这些⽔熊⾍⼩⼩的⾝体⼀定受到了⼤⼤的震撼。“我们可以确认它们⽆法幸存”,这项研究的参与者之⼀,亚历杭德拉·特拉斯帕斯(Alejandra Traspas)给创世纪号上的⽔熊⾍们出具了“死亡证明”。⽣命从何⽽来,去往何处。

公元前5世纪,古希腊哲学家阿那克萨哥拉提出,⽣命遍布整个宇宙,由太空尘埃、流星等携带到各处,这⼀假说又被称为胚种论(panspermia)。由于这直接涉及到⽣命的起源,许多科学家都在研究,⽣命能否通过陨⽯成功地转移到地球,以及地球上的⽣命是否会随着地球碎⽚落户他处。曾有研究认为,地球受到剧烈撞击时产⽣的碎⽚,速度⾜以飞到⽉球。

计算结果显⽰,这种碎⽚撞击⽉球的平均垂直速度达1.3千⽶/秒,峰值击波压强超过2GPa,已经超过了⽔熊⾍能耐受的强度。看来,“地表最强⽣物”⼤概是⽆法通过这种⽅式定居⽉球了。肯特⼤学的研究团队还曾⽤同样的⼆级轻⽓枪,将冷冻的酵母孢⼦加速到接近⽓枪的速度上限——7.4千⽶/秒,这样垂直⼊射⽔中的孢⼦要承受⼤约43GPa的峰值击波压强。研究⼈员惊讶地发现,部分酵母居然能重新⽣长繁衍。

虽然,在这种极端情况下,酵母孢⼦的存活率只有0.001%。但相⽐于0.9千⽶/秒下撞击就会变成碎⽚的⽔熊⾍,1.0千⽶/秒下撞击的酵母孢⼦还能有50%的存活率,也⾮常令⼈惊叹了。然⽽,如果想要探究⽣命能否在天体间转移,除了撞击⽉球时的峰值击波压强外,还有很多其他因素需要考虑。例如,地球受到剧烈撞击时的压强是否过⼤,以及这种撞击是否产⽣了⽣命⽆法耐受的⾼温等。

因此,哪怕是再强⼤的⽣命体,经受这样的重重考验后还要存活下来,恐怕依旧是⼀件很难的事。⽣命的起源确如“神迹”⼀般。虽然科学⼀次次地告诉我们,地球⽣命来源于其他星球的可能性微乎其微,但我们依然可以抱有美好的幻想:或许,那些乘坐“过⼭车”飞上⽉球的⽔熊⾍们,正做着甜甜的梦。

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