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美国宇航局的火星车为什么要在 智利沙漠中寻找火星微生物?

时间:2019-08-12 来源:万物评分

2019年2月发表在《微生物学前沿》杂志上的一项研究所述,一组研究人员探索了智利阿塔卡马沙漠的极端环境。他们希望开发出未来的机器人探险家可以用来寻找火星微生物藏身之处的策略。

美国宇航局的火星车为什么要在 智利沙漠中寻找火星微生物?

阿塔卡马沙漠

阿塔卡马沙漠环境像火星?

阿塔卡马沙漠(Atacama Desert),西班牙语作Desierto de Atacama。是南美洲西海岸中部的沙漠地区,在安第斯山脉和太平洋之间南北绵延约1000千米,总面积约为18.13万平方千米,主体位于智利境内,也有部分位于秘鲁、玻利维亚和阿根廷。

介于南纬18°-28°之间,南北长约1100千米,从沿海到东部山麓宽100多千米。在副热带高气压带下沉气流、离岸风和秘鲁寒流综合影响下,使本区成为世界最干燥的地区之一,被称为世界的"干极",且在大陆西岸热带干旱气候类型中具有鲜明的独特性,形成了沿海、纵向狭长的沙漠带。

阿塔卡马沙漠还是世界的"干极",平均年降水量小于0.1毫米,特别是1845-1936年的91年从未下雨,智利西北部的阿里卡镇,在1903年10月至1918年1月期间没有任何降雨,创造了世界上最长的"无降雨时间"纪录。由于降雨量太少,智利阿塔卡马省很多地方如火星般荒凉。

美国宇航局的火星车为什么要在 智利沙漠中寻找火星微生物?

阿塔卡马沙漠

为什么要在阿塔卡马沙漠中寻找火星微生物?

阿塔卡马沙漠几乎是生命勉强生存的极限。这个沙漠的中心地带几十年来都没有降雨,这不仅是因为它的海拔高度非常干燥,还因为它受到了高水平的破坏性紫外线辐射。另外,这里的土壤非常咸。这些因素应该会使阿塔卡马沙漠对生命具有毒性,但据新加坡耶鲁-新加坡国立大学教授、该研究小组组长斯蒂芬·波汀说,地表以下的一些细菌物种“在适宜居住的极限下生存”。这对于在火星上发现微生物的前景来说是非常好的消息。

Pointing的团队在阿塔卡马沙漠部署了一个自动漫游车安装的钻孔和采样装置,看它是否能够提取含有微生物的土壤样本,深度为80厘米(略高于2.5英尺)。作为对比,也用手挖出样品。通过DNA测序,研究人员发现两种方法样品中的细菌寿命相似,证实存在这些耐寒细菌,并且自主提取方法是成功的。如果微生物也在火星表面下方茁壮成长,那么这个测试运行就会让人产生希望,机器人可以找到它们。

“这些结果令人乐观地认为,细菌生命可以容忍火星地下的条件,”Pointing说。但是,他警告说,在火星上发现微生物生物印记,对于远程操作的火星探测器来说可能是非常具有挑战性的,因为他们发现地下细菌群体非常零散,与盐水平增加有关,限制了微生物的水供应。

他说:“不完整性质表明,在寻找火星细菌时,火星探测器将面临'大海捞针'的情况。

美国宇航局的火星车为什么要在 智利沙漠中寻找火星微生物?

火星车在阿塔卡马沙漠中使用其钻探和样品采集系统。

生存在地下的微生物?

以前的研究已经描述了普遍存在的“相对不起眼​​的”光合细菌(从阳光中获取能量的微生物),它们遍布沙漠表面“我们看到,随着深度的增加,细菌群落成为可以在极度咸和碱性土壤中繁殖的细菌,”他说。“它们反过来被一个特定的细菌群体在80厘米深处取代,这些细菌通过代谢甲烷而存活下来。”

这些特殊的微生物以前在深部矿井和其他地下环境中被发现,但它们从未在干旱沙漠的表面下被发现过。“我们发现的细菌群体非常单一,这可能反映了它们发展的极端压力,”Pointing说。

在阿塔卡马沙漠中极度干燥,咸和碱性火星状土壤中生长的高度专业化的微生物,这表明利用甲烷的细菌也可以在红色星球上茁壮成长。

如果你回想起多年来各种太空探测器在火星上观测到的甲烷浓度升高的发现(最近,由美国宇航局的好奇号探测器进行测量),你会明白为什么火星甲烷是一个大问题。在地球上,生物和地质过程产生甲烷,反过来,微生物可以代谢甲烷获取能量。

在火星大气层中发现甲烷可能意味着地下有某种活跃的生物学。为了证实这一点,我们需要在表面下钻探的微生物寻求任务 - 现在我们有一个追踪它们的策略。

美国宇航局的火星车为什么要在 智利沙漠中寻找火星微生物?

美国宇航局的火星车在火星般的阿塔卡马沙漠中得到了一些动作

什么叫火星微生物?

如果在火星上发现微生物,它无疑将成为人类历史上最重要的科学发现。但是,人类命名新事物的传统中,我们称之为新发现的火星邻居?我们是否只需复制我们如何命名地球生命的系统?

“我们将拉丁名称分配给[陆地]细菌的方式是基于它们彼此之间的进化关系,我们使用它们的遗传密码进行测量,”Pointing说。“如果火星细菌是一个完全独立的进化谱系,那么火星细菌的命名就需要一套全新的拉丁名称,即在第二次”成因“活动中它们从不同的共同祖先进化为地球细菌。

当然,如果我们发现火星生命的遗传密码与地球生命相似,那么生命就可以通过巨大的影响 - 一种被称为贫血症的机制 - 在古代从地球转移到火星- 但如果我们真的找到了在火星上出现的新型遗传密码,对我们理解生命的影响将是深远的。

阿塔卡马沙漠是观测太空好地方?

阿塔卡马沙漠可能看不到很多植被或雨水,但你会看到很多星星。该地区是ALMA天文台的所在地,也是所有这些观星者的新兴天文旅游业。

ALMA阵列位于智利沙漠中,ALMA阵列是一个国际合作的天文设施,由欧洲、北美、东亚与智利共和国合作运作。工作波段位于毫米波和亚毫米波,由于其工作的波段处于人眼看不到的波长上,因此可以发现许多宇宙物体。

美国宇航局的火星车为什么要在 智利沙漠中寻找火星微生物?

ALMA天文台

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