人类为什么要重返月球?去捡屎……

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。

宇航员的脚印还留在月球上 | NASA

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 号登月舱附近的月球表面照片,前景物体是阿波罗 11 号的 35 毫米特写立体相机 | NASA

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

阿波罗登月舱旁边一个安静的垃圾袋,1969 年 | NASA

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。"

你可能会想:" 等等,他在月球上待了三天,却不确定自己有没有上大号?" 正如他在采访中说的:" 三天不拉也算不上太坏吧。" ……好像有点道理?

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。

在第一次阿波罗 16 号舱外活动中收集样本的查理 · 杜克   | NASA

" 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。

这个收集袋由惠而浦公司设计,在阿波罗 11 号任务期间分配给宇航员使用,是个人卫生系统的一部分 |   airandspace.si.edu

" 超强吸收力尿片 " 示意图 | wikipedia

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?

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" 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。

便便中大约 50% 的质量是由细菌组成的,每一坨便便都是一个充满生机的生态系统 | 图虫创意

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 "。

便便里的细菌还活着?

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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)。

阿波罗 16 号的微生物生态鉴定装置,实验旨在观察微生物生命是否能够在太空旅行中存活 | NASA

" ‘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。

来自阿波罗 11 号的照片,地球正从月球地平线上升起 | NASA

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。

如果便便不小心去了火星

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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

月球上便便的位置 | Vox

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。

便便与地球生命的起源

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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。

地球上的生命是由外星宇航员的粪便播种开来的也说不定 | 图虫创意

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。

至今仍在月球上的阿波罗 11 号的垃圾,相信将来有一天它们能为科研大放异彩 | NASA

编译来源:

https://www.vox.com/science-and-health/2019/3/22/18236125/apollo-moon-poop-mars-science

作者:Brian Resnick

翻译:Amaranth

编辑:八云

校对:八云

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