如何防止我们的航天器污染火星

在过去的二十年里，火星已经成为一个国际游乐场。目前有 5 个航天机构执行了 11 项探索这颗红色星球的任务，包括轨道器、着陆器和漫游车。未来几年将有几个额外的机器人任务前往火星，载人任务计划在 2030 年代进行。由于这种交通量的增加，美国宇航局和其他航天机构自然会担心“行星保护”。

考虑到这一点，美国国家科学院、工程院和医学院(NASEM) 最近发布了一份新报告，其中确定了未来机器人火星任务的几个标准。这些将减少这些任务的“生物负载”要求，这些要求旨在防止地球生物无意中污染红色星球。具体而言，该报告考虑了地球生物将如何干扰对地球上土著生命的搜寻。

这份题为“火星任务生物负载要求评估”的报告由太空研究委员会 （SSB) 和生命科学委员会撰写，这两个委员会都是 NASEM行星保护委员会(CoPP） 的一部分。该机构致力于研究与控制生物交叉污染相关的科学和政策的所有方面，生物交叉污染可能来自机器人航天器任务和人类探索。

该报告是应 NASA 的要求（并在NASA 提供的支持下）进行的，以确定火星上适合着陆机器人任务的位置的标准。认识到正在执行的任务类型越来越多样化（更不用说越来越多样化的科学目标），这些地点需要满足比 NASA 政策目前要求的更严格的生物负载要求。

行星保护

自 1982 年以来，NASA 一直保持着不同严格的协议，以减少航天器的生物负载。这些范围从部件的部分灭菌和“洁净室”组装到生物测定监测和潜在生物群落的记录。这些“行星保护”措施旨在降低土著生活的风险，同时保持实现重要科学目标的前景。

在行星保护方面，火星任务被认为是一个特别重要的目的地，因为目前有很多努力致力于寻找那里外星生命的证据。正如行星科学研究所（PSI)的高级科学家兼撰写该报告的委员会联合主席阿曼达·亨德里克斯 (Amanda Hendrix ） 在 NASEM新闻稿中所解释的那样：

“应该根据近年来科学对火星的了解程度来考虑改变行星保护政策。由于知识的增加，美国宇航局现在有机会采取更细致、在某些情况下更宽容的方法来减少某些任务的生物负载要求。然而，仍然需要谨慎，因为我们有很多关于火星和地球生命生存能力的知识。”

委员会联合主席约瑟夫·亚历山大补充说：“行星保护措施应旨在降低风险，同时在最大程度上保持重要科学目标可以实现的前景。” 现在是Alexander Space Policy Consultants（一家私营科技政策公司）的负责人，Alexander 之前是美国国家科学院 SSB 的高级项目官员（直到 2013 年）。

鉴于最近对火星的兴趣激增，该报告还认识到有必要审查行星保护协议。除了 NASA 或 Roscosmos 以外的航天机构向火星发送任务外，商业航天部门的兴趣也越来越大。正如报告中指出的：

“在过去的十年中，规划、参与和承担火星任务的国家航天机构数量有所增加，私营企业也参与了开展火星商业任务的活动。火星任务的性质也在演变，以具有更多的多样性、目的和技术。随着火星任务的增加和多样化，制定行星保护措施的国家和国际进程认识到需要考虑科学发现、商业活动和人类探索的利益。”

主要发现

总体而言，该委员会的报告提供了九项具体调查结果，以响应 NASA 的要求。其中，报告强调了发现和保存火星土著生命证据的重要性。为此，必须避免污染，因为陆地生物可能会在火星上增殖，威胁土著生命形式并破坏发现过程。

“在火星上发现土著生命将是人类知识发展的一个标志性事件，具有广泛的影响和意义，”他们说。“通过应用行星保护协议或其他科学接受的手段，保持陆地生物与本土火星生物的明确分离或可区分性，对于实现 NASA 的太阳系探索目标和解决长期以来困扰人类的深刻问题至关重要。”

寻找这种生命的证据一直是科学家们面临的巨大挑战。自从水手 4号探测器于 1965 年飞越火星以来，科学界一致认为生命无法在火星上生存。与地球相比，缺乏磁场和稀薄的大气意味着火星暴露在大量的紫外线 （UV） 辐射和宇宙射线下。这引出了报告的第二个发现，即火星环境“使陆地生物的生存、生长和增殖”成为不太可能的污染源。

作者还得出结论，由于火星地下的许多部分深约 1 m（3·3 英尺）没有水冰，因此它们也是陆地生物增殖的不良环境。因此，他们建议放宽对未来机器人火星任务的生物负载要求，这些任务的目的地不是这些环境、地表下不低于 1 m 的位置、地下接入点周围的指定“缓冲区”或其他具有天体生物学兴趣的地点。

然而，这并不排除有生命力的陆地生物可以在某些地下环境（例如洞穴系统）中生存的可能性。这些环境被认为是火星上最有可能居住的环境之一，这意味着它们可能已经拥有“现存或灭绝的本土火星生物”。然而，他们承认需要更多的研究来解决“栖息地连通性”和“盐水运输”，以确定污染是否会在冰冷的地下环境中传播——即永久冻土、冰盖和极地冰。

水冰集中的位置被认为是未来着陆点的理想选择，因此需要更多信息来评估陆地生物从一个潜在栖息地扩散到另一个潜在栖息地的可能性。为避免污染地下接入点的可能性，生物负载松弛的任务需要降落在与天体生物学感兴趣的地点相距较远的地方。他们声称，这些“缓冲区”将根据“当地和季节的风况”以及辐射暴露来确定。

结论

最后，作者建议保持发射前清洁规定和设备去污（例如使用钻头和其他工具）。他们还建议未来的任务旨在利用自然消毒的紫外线和宇宙辐射的影响。当然，他们承认整个报告中提供的许多信息还没有得到很好的约束，原位灭菌的有效性也是如此。

因此，他们建议有必要进行更多研究，尤其是在涉及地下栖息地的情况下。这包括更好地估计这些栖息地的连接程度、地下盐水和冰的可能性，以及对地下接入点的更好了解。所有这些都是需要的，以便科学家可以更好地评估污染的可能性。

几十年来，科学家们一直认为火星是寻找外星生命的最佳地点，这是有充分理由的。在地球之外，它是我们太阳系中最宜居的天体（按照我们的标准），并且与地球有一些明显的相似之处。在接下来的几年里，多个机器人探险家和载人任务将加入寻找火星上的生命、火星过去的线索以及这颗行星如何演变成今天的样子。他们找到的答案也将阐明地球和我们所知的生命是如何形成的。

关注我，带你探索宇宙。