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科学家竟然要去月球找50年留下的人类粪便?

科普小知识2022-07-10 17:07:26
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据国外媒体报道,阿波罗11号登陆月球已近50年。尼尔·阿姆斯特朗的标志性足迹保持不变——月球上没有大气层,所以没有风能把它吹走。然而,人类在月球上留下的更大的“印记”可能是六次阿波罗登月任务留下的96袋人类排泄物。

科学家竟然要去月球找50年留下的人类粪便?

科学家竟然要去月球找50年留下的人类粪便?

是的,勇敢的宇航员在去月球的路上会把用过的尿布放进袋子里,甚至在月球表面移动的时候。现在,这些袋子还在,没人知道它们变成了什么。科学家们希望重返月球,为一个将对我们未来探索火星产生深远影响的问题找到答案。问题是:这些袋子里有生命吗?

人类的排泄物可能令人厌恶,但也充满了生命。大约50%的粪便由细菌组成,代表了生活在肠道中的1000多种微生物的一部分。每块粪便中都有一个奇妙的生态系统。39亿多年来,地球一直是这些生命形式的家园,并孕育了更多的生命。据我们所知,在这段时间里,月球是贫瘠的,没有生命的。

随着阿波罗11号成功登陆月球,人类将地球上的微生物带到了迄今为止最极端的环境。这意味着月球上的人类排泄物——连同尿液、食物垃圾、呕吐物和其他装在袋子里的垃圾,以及可能含有的微生物——代表了一个自然但无意的实验。

这个实验要回答的问题是:在月球的恶劣环境中生活会有多艰难?如果微生物能在月球上生存,它们能在星际旅行中生存吗?他们有能力在宇宙中播种生命吗,包括像火星这样的地方?

宇航员把粪便放进袋子里,然后扔到月球表面?

尼尔·阿姆斯特朗从阿波罗11号的“LM-5鹰”舱下来,成为第一个登上月球的人。他拍的第一张照片显示,月球表面覆盖着大大小小的撞击坑,可以看到一个废弃的白色垃圾袋。

我们不能确定这个袋子里是否有排泄物(当时另一位著名的月球宇航员巴兹·奥尔德林拒绝对此事发表评论),但是根据美国国家航空航天局(美国航天局)历史办公室的说法,月球上确实有一个类似的袋子,里面装着人类排泄物,或者仍然装着人类排泄物。

1972年,阿波罗16号宇航员查理·杜克在月球上度过了71个小时。他最近证实,宇航员在月球上留下了人类排泄物。“我们做到了,”他说。“我们把收集到的尿液放在水箱里...我想我们有过几次大便,但我不确定是不是在垃圾袋里。我们在月球表面扔了几袋垃圾。”

杜克说,他们最终扔掉了垃圾袋,认为一切都将被太阳辐射消毒。“如果有东西幸存下来,我会非常非常惊讶,”他说。另一方面,当垃圾袋回到地球时,把它们放在一起不是一个实际的选择。

“月球任务的设计非常谨慎,重量是一个非常大的问题,”佛罗里达大学的太空生命科学家安德鲁·舒尔格说。“因此,如果你想在月球上捡一些石头,你应该扔掉那些不必要的东西来增加安全系数,这是有道理的。”不久前,舒尔格合著了一篇关于月球上微生物生存能力的论文。

根据美国国家航空航天局的说法,宇航员在飞往月球的过程中依靠“一个绑在臀部的塑料袋来收集粪便”,这确实是一个令人厌恶且复杂的过程。从阿波罗11号开始,宇航员开始使用一种新型的“最大吸收服装”,这实际上是一种由高吸水性聚合物材料制成的短裤——强化尿布。

这种太空尿布解放了宇航员的排便过程。在解决了他们的自然需求后,他们把装满尿布的白色垃圾袋一个接一个地留在月球上。

随着阿波罗11号登月50周年纪念日的到来,人类在不久的将来重返月球的兴趣重新燃起。特朗普*的目标是最早在2028年重返月球。美国国家航空航天局也有预算能力建造一个“月球入口”,一个可居住的月球轨道平台空间站,它将围绕月球运行,允许长期的月球任务,并为最终的人类火星任务做准备。

当我们准备这些旅程时,粪便是我们必须返回月球的另一个原因。

如果所有的粪便细菌都死了,这意味着什么?

尽管科学家提出的“垃圾袋里是否有生命”的问题看起来很傻,但它可能会让我们更好地理解生命能够承受的极端环境。当我们探索这个问题时,我们也能理解人类污染外星天体的可能性,甚至在天体上播下生命的种子。这足以让我们回到月球收集一些样本。

舒尔格说,这些垃圾袋“是地球上所有含有大量真菌、细菌和病毒的东西中保护最严密的”(真菌是另一种可能存活的微生物)。对天体生物学家来说,这意味着这些袋子是月球上最有趣的物体。

然而,舒尔格说,在任何垃圾袋里,任何生命存活的可能性都很小。他和他的同事最近完成了一项分析,该分析模拟了地球上的微生物仍然能够在留在月球上的航天器的任何表面上生存的可能性。这些垃圾袋可能会得到更好的保护(将在后面详细描述),但它们也会受到恶劣条件的影响。

从很多方面来说,地球非常适合生命,但月球却不适合。月球没有保护性磁场,所以它无法偏转最强大和最具破坏性的宇宙辐射。它也没有能吸收太阳紫外线的臭氧层。

月球的真空表面不适合生命。由于没有大气层,月球在白天和晚上都会经历剧烈的温度波动:晚上的温度可以是零下173摄氏度,而白天的温度可以达到100摄氏度,这是地球表面水的沸点。最有可能的是,宇宙辐射和极端温度杀死了垃圾袋中的微生物。舒尔格说,包里任何生物的存活率是“低概率”,但“这是月球上任何生物的最高概率。”

如果粪便细菌还活着...

在解决了自然需求后,宇航员在月球上留下了装满尿布的白色垃圾袋。在解决了自然需求后,宇航员在月球上留下了装满尿布的白色垃圾袋。

SETI研究所的生物学家玛格丽特·雷斯(Margaret Race)说,尽管月球表面条件恶劣,但不要失去希望,“微生物不需要太多保护。”

毕竟,在地球上几乎所有我们能看到的地方都发现了细菌生命,比如格陵兰冰川下2000米的海底,温泉附近。在阿波罗16号任务中,宇航员进行了一项实验,他们将9种微生物样本放在飞船外面,让它们暴露在太空中最恶劣的环境中。样本中的许多微生物存活了下来(尽管在太空中几天并不等于在太空中50年)。

“我们对生命的定义不是说,‘它永远不会超过这个温度、这个盐度或这个酸性水平,’”玛格丽特·赖斯说。"每次我们看不同的地方,我们都能发现生命."

要让这些微生物存活下来,或者至少让它们复活,还有很多工作要做。没有水,细菌就不能增殖或生长。首先,人类排泄物必须包装得非常好,这样微生物生活的环境才能保持湿润。美国宇航局科学家马克·卢皮·皮塞拉说:“细菌应该能够在密封的尿布(潮湿)环境中复制。”

载人登月任务的着陆点是人类排泄物在月球表面分布的地方,载人登月任务的着陆点是人类排泄物在月球表面分布的地方。

这些垃圾袋必须完好无损。考虑到月球上剧烈的温度波动,我们对此并不确定。在加热和冷却过程中,它们可能会因机械力而撕裂。“此外,我们不知道袋子内部的温度在阳光下会达到多少,”舒尔格说。他说,如果温度超过100摄氏度,细菌在月球上只能存活几天或几周。

卢皮塞拉说,即使袋子里的所有生命都死了,袋子仍然值得研究。科学家可能会发现这些微生物在月球上已经生活了多久,它们是否已经进化或适应了环境。卢·皮塞拉说:“这需要大量的能量,但是可以确定这些生命形式是否在早期发生了变异。”。他还说,自然选择很可能在这些垃圾袋中发挥作用,导致微生物的进化和最终生存。如果粪便中只有一些微生物可以在月球上生存,那么它们就可以生长和传播。

同样,这是我们离开生命的最极端的环境,也可能是生命曾经到过的最极端的地方。我们需要知道生活在这种环境下有多少宽容(或没有宽容)。

另一种可能性是一些微生物会复活。换句话说,在月球上休息几十年后,这些微生物可能会在适当的条件下重获活力。在地球上,北极的细菌孢子(形成保护层的休眠细菌)在经历了数千年的冰冻后复活了。如果粪便中的孢子能在月球上存活几十年,然后复活,那将是一件非常有趣的事情。

在微生物学中,这样的研究非常有趣,评估微生物生命的极限对于火星之旅来说是非常宝贵的。

月球粪便对未来火星任务的意义

阿波罗11号的白色垃圾袋仍在月球上。我们应该返回月球,保存这些人类排泄物样本,以便进一步研究。阿波罗11号的白色垃圾袋仍在月球上。我们应该返回月球,保存这些人类排泄物样本,以便进一步研究。

如果微生物能在月球上生存一段时间,它们更有可能在火星上生存,因为火星有稀薄的大气层、更适宜居住的环境和水流的迹象。科学家最关心的是火星,包括火星上是否有生命,或者是否曾经有生命。一般认为,如果火星上有生命,那么这些生命可能看起来像细菌或其他非常简单的单细胞生物。

然而,如果我们成功到达火星,然后不小心用我们的排泄物污染了地球,那么这些问题将变得更加难以回答。我们如何知道在火星上发现的生命是来自火星还是地球?如果地球上的微生物喜欢火星环境并传播它,可能没有办法消除这种影响。

1967年签署的《联合国外层空间条约》规定,成员国“应避免对空间和天体造成有害污染”。这在我们的火星之旅中可能很难做到,因为无论我们去哪里,我们的排泄物都会去。

理解月球上的粪便有助于思考地球上生命的可能起源。

这个实验的目的是了解微生物生命是否能经受住太空旅行的考验。这个实验的目的是了解微生物生命是否能经受住太空旅行的考验。

随着新月着陆计划的制定,我们需要仔细考虑如何保存阿波罗着陆遗址的遗迹。据报道,只要着陆位置离阿波罗飞船的着陆点不到100米,就有可能对这些物体造成损害。保护人类探索月球的历史也意味着保护这些“垃圾”,不仅因为它们具有巨大的历史价值,还因为它们具有重要的科学价值。我们需要保护这些地点,这样科学家就可以回到那里收集样本。

理解月球保留完整的人类排泄物也能为人类的想象力提供燃料。例如,我们可以考虑生命根本不是来自地球的假设。相反,生命可能是来自另一个世界的微生物种下的种子。

现在让我们假设一颗小行星飞驰而过,撞上了月球,并将阿波罗的粪便抛向太空深处(这是一个极端的假设)。这些“种子”能在更广阔的宇宙中孕育生命吗?也许吧。在这种情况下,地球上的生命可能是由外星宇航员的排泄物播种的吗?“据我所知,没有主流理论涉及宇航员的尿布,但从科学的角度来看,整个想法是完全可能的,”卢·皮塞拉说。

如果微生物能在月球上生存,即使是处于休眠状态,这意味着微生物能在太空深处存活很长时间。换句话说,微生物可以在不同的行星之间旅行并传播生命。“简单的生命能像无线电波一样在宇宙中传播吗(只是在宇宙中自然传播)?还是我们必须等待数十亿年,直到拥有宇宙飞船的技术物种传播它?”行星科学家菲尔·马泽尔(Phil mazel)最近在社交媒体上问道,“这只是我们重返月球时试图回答的许多重要科学问题之一。”

生命是一个珍贵的奇迹,甚至是我们粪便中的微生物。让我们对一些微生物可能生活在月球上的事实感到敬畏,因为这意味着生命有可能在一个死亡的星球上传播,不管它有多小。