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水熊虫或将成为月球上仅有的动物居民

时间: 2019年08月07日 | 作者: Daniel Oberhaus | 来源: 环球科学(huanqiukexue.com)
“创世纪号”携带的水熊虫或许以休眠状态的形式留在了月球表面,等待人类的“唤醒”。


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扫描电镜下的水熊虫(图片来源:wikipedia)


4月11日,以色列首个月球探测器“创世纪号”(Beresheet)准备登陆月球。距离月球表面仅10千米时,“创世纪号”上负责降落的主发动机突然出现故障,探月器无法减速,最后撞上了月球表面,与控制室失去了联系。人类首个私人赞助的探测器登月计划宣告失败。但是,探测器坠毁时还留下了一些其他东西——“创世纪号”携带的水熊虫或许以休眠状态的形式留在了月球表面,等待人类的“唤醒”。


撰文丨Daniel Oberhaus 

翻译丨何雨珊

编辑丨杨心舟



坠毁的探测器


时间正临近4月11日的午夜,在以色列航空工业公司(IAI)的任务控制中心,所有人都紧盯着两个大屏幕。左边屏幕显示的是月球探测器“创世纪号” (Beresheet)发送回地球的数据,右边显示的是它即将软着陆时发动引擎的动画。一旦成功,创世纪号将会是第一个登陆月球的私人航天器。但就在预定着陆前的数秒钟,左边屏幕上的数据中断了。任务控制中心与航天器失去了联系,不久后,航天器撞向了月球。


在地球的另一端,诺瓦·斯皮瓦克(Nova Spivack)在洛杉矶的一间会议室里观看创世纪号任务控制中心的实况转播。他是基金会Arch Mission Foundation的创始人,该基金会是一个非营利性组织,其目标是打造“地球的后备基地”。此次发射的创世纪号上载有该基金会的一个“月球图书馆”,它实际上是一个DVD大小的“档案袋”,里面包含海量信息、人类DNA样本和上千只水熊虫,这些需要在显微镜下观察到的生物几乎可以在任何环境下生存,包括太空。


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“创世纪号”(图片来源:AP)


但当以色列方面确认创世纪号已经坠毁时,斯皮瓦克面临着一个令人苦恼的问题:他是否将世界上最顽强的生物“洒”到了月球表面上?



月球表面“洒”上了生命


在创世纪号坠毁后的几周内,斯皮瓦克召集了基金会的顾问,试图确定月球图书馆是否幸存了下来。根据他们对航天器轨道和月球图书馆的分析,这个用薄镍片做成的、DVD大小的东西经历了撞击后,基本完好无损地保存了下来。事实上,将DNA样本和水熊虫放入月球图书馆的决定可能是它幸存的关键。


斯皮瓦克说:“在创世纪号坠毁后的24小时中,我们都处在震惊之中。我们知道探测任务肯定存在风险,但我们不认为风险有那么大。我们认为发射任务是可以成功的。”


斯皮瓦克对太空探索的危险并不陌生。上世纪90年代末,这位屡屡创业的企业家用他的网络公司首次公开募股得到的资金,通过俄罗斯空军(Russian Air Force)登上了太空边缘。之后他成为零重力公司(Zero Gravity Corporation)的天使投资人。在美国,零重力公司已经将失重飞机的抛物线飞行商业化。但当斯皮瓦克在2015年创立Arch Mission Foundation时,他想做一些非同寻常的事情。他计划创建人类知识档案并将这些数据保存数百万年,此外还要将它们播撒在整个地球甚至整个太阳系中。


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诺瓦·斯皮瓦克(Nova Spivack)


2018年,Arch Mission Foundation用埃隆·马斯克(Elon Musk)的特斯拉(Tesla)置物箱向太空发送了第一份档案,它能够围绕太阳运行3000万年。该档案包括艾萨克·阿西莫夫的基础三部曲,它是用南安普顿大学物理学家开发的5D光学技术刻在石英盘上的,该技术可以将大量的信息压缩到一小块材料中,但其寿命也会较短。如果你想为人类建造一个能够存在上千年甚至上百万年图书馆,最好的办法就是建造模拟存储系统。


模拟存储则需要占用大量的空间。因此,要将人类的海量知识送入太空,需要对其进行大幅度的压缩。为了做到这一点,斯皮瓦克找来了布鲁斯·哈(Bruce Ha),哈开发了一种技术可以将高分辨率纳米尺度的图像雕刻在金属镍上。哈用激光将图像蚀刻在玻璃上,然后将镍原子一个个地排在玻璃表面,由此产生的镍薄膜全息图像可用1000倍显微镜观察。


创世纪号上的月球图书馆由25层微米尺度的薄镍片组成。头四层包含约3万张高分辨率的书页图像,包括入门级语言教学、课本和解码其余21层的密码。这21层包含了几乎所有的英文维基百科,数以千计的经典书籍,甚至还有大卫·科波菲尔魔术的秘密。


斯皮瓦克原计划在未来版本的月球图书馆中再加入DNA样本,但就在斯皮瓦克将月球图书馆交给以色列的前几周,他决定,这一次无论如何也要加入一些DNA样本。于是,哈和斯皮瓦克团队的一名工程师在每层薄镍片上加了一层薄薄的环氧树脂,这是一种合成树脂,可用于保存古代昆虫化石。斯皮瓦克和其他24个人的毛囊和血液样本被放入树脂中,这些样本具有不同的基因多样性。此外,树脂中还添加了一些脱水的水熊虫以及印度菩提树的一些样本,另外还有数千只脱水的水熊虫被直接洒在了这些薄镍片的表面。


斯皮瓦克认为,这些水熊虫将有希望复活。因为水熊虫进入休眠状态后,所有新陈代谢过程均会停止,其细胞中的水分被一种蛋白质所取代,这种蛋白质能将细胞变成晶体状。它们脱水10年后仍然能恢复生命迹象,在没有水的情况下它们或许能存活更长的时间。科学家们正逐渐开始探究,它们是如何在恶劣的环境中存活下来的。可以想象,随着我们对水熊虫更深入的了解,我们将会发现它们在长时间休眠之后重新补充水分的方法。


斯皮瓦克表示,在最后一刻加入这种充满DNA的树脂存在着很大的风险,因为在这个过程中出现任何错误都有可能毁掉镍片。但现在回想起来,这些树脂也许是让月球图书馆幸存下来的原因。树脂层增大了月球图书馆所能承受的强度,使它在遇到撞击时不容易断裂。此外,撞击产生的热量不足以融化镍片,而且包裹镍片的保护层可以阻挡辐射。“讽刺的是,这些玩意很可能是此次任务中唯一幸存下来的东西。”


最好的情况是,创世纪号在撞击过程中弹出了月球图书馆,那么它们现在应该还位于撞击地点附近的某个地方。斯皮瓦克说,即使月球图书馆被摔成碎片,但只要碎片足够大,就可以在头四层检索到大部分模拟信息。至于DNA样本或水熊虫能否安然无恙,我们无从得知,但斯皮瓦克表示,我们无需担心水熊虫会接管月球。未来人类若在月球上发现任何缓步动物,都必须将其带回地球或者其他有大气环绕的地方,为其补充水分。不过,它们能否起死回生我们还不清楚。



建立地球信息后备库


不过幸运的是,它们将水熊虫意外撒到月球表面的行为并没有违反法律。NASA行星保护办公室会根据探测器的目标地点来划分任务等级,而判断的主要标准就是该星球对我们理解生命有多大帮助,以及该星球存在生命的可能性有多大。因此,向火星发射的探测器在灭菌过程要更加严格,而月球探测器则相对宽松,因为我们都清楚月球的环境并不适合生命存活。事实上,斯皮瓦克并不是第一个把DNA留在月球的人,阿波罗号的宇航员才是,他们曾在月球表面留下了100包人类排泄物。


斯皮瓦克在未来的月球图书馆中还想添加更多的DNA样本,基金会也会提供更多的资金来进行更大样本的DNA筛选工作,下一次他们还将送上一些濒危物种的DNA。此外,斯皮瓦克还计划利用合成DNA编码大量信息,再发送至月球。DNA储存工具最大的优点就是储量大,并且占据空间小。实际上,拱门任务基金会已经开发出了一些DNA合成方法,可以将维基百科的信息编码进去。他们计划在2021年将这类信息发送至月球。


“我们的这些工作,给地球完成了后备信息储存。这能保证我们保护我们的印迹不会消失,无论是文化知识,还是生物学特征,” 斯皮瓦克表示,“我们要做最坏的打算。”


这种为整个地球建立后备基地的想法,有点类似于硅谷的泰坦项目。但是斯皮瓦克正在把这种理想转变成现实。当我们可能面临全球变暖、核战争、小行星撞击等各种毁灭级现象时,建立人类信息的后备基地听起来也不是件坏事。


原文链接:

https://www.wired.com/story/a-crashed-israeli-lunar-lander-spilled-tardigrades-on-the-moon/