微生物可以生存在月球两极永久阴影区吗？这是最近在第 56 届月球与行星科学会议上发表的一项研究希望解决的问题，一个来自美国和加拿大的研究团队调查了月球两极永久区微生物长期生存的可能性，这些区域是位于两极，由于月球轴倾角小而没有阳光的陨石坑。这项研究有可能帮助研究人员更好地了解他们在整个太阳系中可能找到生命但可能性低的位置。
在此，《今日宇宙》与约克大学地球与空间科学研究中心副教授约翰.莫尔斯，该研究的主要作者，进行了对谈。对谈涉及到此项研究背后的动机、一些重要成果、这些发现是如何影响人类对于永久阴影区的探索、人类探索所带来的可能性污染和任何微生物是如何抵达永久阴影区这些方面问题。还有这项研究背后的动机到底是什么？
“2019 年，我曾参与佛罗里达大学安德鲁・舒尔格博士主持的一项研究，考察月球表面能否保存航天器携带的微生物污染物。”莫尔斯博士告诉《今日宇宙》。“当时，由于紫外线辐射环境建模的复杂性，我们未将永久阴影区（PSRs）纳入研究范畴。但近年来，我以前的一个学生 —— 马里兰大学雅各布・克鲁斯博士（Dr. Jacob Kloos）开发出了精密的光照模型。随着学界对月球永久阴影区探测研究的深入，我们重新着手评估这些区域留存微生物的能力，并确认当前已具备攻克此关键科学问题所需的全部技术条件。”
该研究团队通过建立一系列模型，研究紫外线辐射衰减与温度升高的综合效应是否会影响沙克尔顿（Shackleton）与浮士德尼（Faustini）两处永久阴影区陨石坑内微生物的生存状态。研究人员基于前人关于陨石坑光照模型的研究成果，选取了研究这两个陨石坑，同时这两个陨石坑也是阿尔忒弥斯计划候选着陆点。
需要特别说明的是，由于月球仅有 1.5 度的微小轴向倾角（相较地球 23.5 度的倾角导致四季更替），这类位于永久阴影区的陨石坑可能已持续数十亿年未受阳光照射。尽管月球缺乏大气层、暴露于太空真空环境，但其长期极寒的局部环境可能为微生物提供保存条件。那么，这项研究究竟取得了哪些突破性发现？
“在宇宙当中，微生物往往会被高温和紫外线辐射杀死，”莫尔斯博士（Dr. Moores）在接受《今日宇宙》（Universe Today）时表示，“不过，永久阴影区（PSRs）极度寒冷且完全黑暗，因此在太阳系当中，它是最能为航天器上常见的微生物存提供庇护的区域之一。准确来说，那些微生物无法在永久阴影区代谢、复制或生长，但是它们的孢子在被真空负压杀死之前，仍可在数十年内保留活性。而构成它们细胞的有机分子，能存续的时间可能还要长久得多。”
最近，美国国家航空航天局（NASA）的阿尔忒弥斯载人探月计划，正以月球的永久阴影区为着陆目标。其中，沙克尔顿陨石坑成为首选。因其陨石坑内部可能封存着水冰，在未来，宇航员可以在这里获得水、制备燃料和氧气。不过，所有太空任务都有将微生物带入目标区域的风险，导致不该出现微生物的原始环境发生不必要的污染。此类污染可能会导致采集的数据失真，得出不准确的结果，从而使寻找地外生命的研究得出错误结论。
这个风险在载人登月任务中尤为关键。人类本质上是微生物载体，能够将大量的微生物带上月球。因此，若永久阴影区存在一些原生微生物，它们会受到人类带去的微生物的影响，甚至可能被其毁灭。
为了应对这一风险，NASA行星保护办公室肩负着两个工作：第一，在发射前监管航天器灭菌，确保其着陆时无微生物残留。第二，确保返回的航天器上没有地外微生物。综上，这项研究成果将如何影响人类对月球永久阴影区的探索呢？
莫尔斯博士向《今日宇宙》表示：“我们能对机器人航天器进行灭菌，但很难对人类探索任务要使用的装备和宇航服进行灭菌。因此，人类进入永久阴影区时，将携带远超机器的污染。部分污染物将被遗留在永久阴影区当中，并且它们在此的存留时间会比在月球其它区域长得多。”
此外，该研究指出在永久阴影区（PSRs）的探索中"要小心行事"，但这就是指行星保护吗？
莫尔斯博士向《今日宇宙》解释："这不仅仅是行星保护问题更多的是关于尽可能保持永久阴影区的原始状态以供未来科学研究。问题在于这种污染会带来多大影响？这就取决于在永久阴影区内开展的具体科研工作。例如，如果目标是从永久阴影区获取水冰样本以便更好的理解找寻其源头和在此被发现的缘由。——此类分析可能包含对冰层中有机分子的分析（类似彗星研究）——那么最大限度降低地球来源的污染将使分析变得容易许多。"
如果月球永久阴影区有微生物，问题将变成他们是如何到达这里的。考虑到月球表面密布的撞击坑，这些微生物可能来自太阳系内或者外天体的撞击。不过，人类也发射了许多探测器坠毁在月球表面包括阿波罗计划前期的徘徊者号系列，但这些都坠毁在月球赤道附近，远离极区位置。
2009年，美国国家航空航天局的月球陨坑观测和遥感卫星探测器执行了一项大胆任务：它故意让半人马座火箭上面级撞击月球南极附近的“凯布斯”陨石坑（该陨石坑位于永久阴影区，距离月球南极约100公里，目的是通过分析撞击溅起的羽状尘埃物质来测量月球水冰含量。但是微生物它们是怎么到达月球永久阴影区的？这类发现在帮我们理解月球的形成与演化时又能给我们提供什么经验和教训呢？
莫尔斯博士对《今日宇宙》解释道：“虽然永久阴影区内地球带来的微生物污染概率很低，但不是没有。已经有多个探测器坠毁在永久阴影区或附近区域了。尽管这些撞击速度都极快，但此前的研究表明，类似月壤的材料中可能有极少量微生物孢子存活。即使真的有微生物幸存，它们也会在撞击过程中被四散开来。”
未来几十年里，科学家会在月球上发现微生物的踪迹吗？时间可以告诉我们答案——而这也正是科学探索的魅力所在！
参考资料：
牛津高阶英汉双解词典
天文学名词查询网：http://www.lamost.org/astrodict/index.php
美绕月卫星发回LCROSS探测器两次撞月最新图像https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2009/10/224055.shtm
【科普中国】月球勘测轨道器探测器https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=255002
BY：universetoday, Laurence Tognetti
FY：Astronomical volunteer team
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