NASA发现月球南极深阴影或可成为地球微生物的短期避难所

美国国家航空航天局（NASA）与马里兰大学研究人员发现，人类探索者携带到太空的微生物，可能在月球南极附近的阴影区域存活。研究显示，尽管月球表面极端寒冷或炎热，并长期暴露于强烈紫外线辐射之下，一些细菌和真菌仍可能在特定阴影环境中存活最长约一周。

这项由NASA主导、发表在《科学进展》杂志上的研究，可能对未来月球探索以及最终前往火星的任务产生重要影响。

研究合著者、马里兰大学天文学系副研究科学家斯特凡诺·贝尔托内表示，研究团队用紫色、红色和蓝色标出不同微生物可能存活的区域后，发现月球地图呈现出令人意外的丰富色彩。“看来‘没有任何东西能在月球上存活’并不完全正确。”他说。

研究结果凸显了不同微生物对月球极端环境的适应能力存在差异，也说明微生物持续存在可能带来的影响。随着人类在月球建立更长期的活动，并最终前往火星，由地球带去的生物物质可能使科学家更难区分月球或火星原本存在的古老化学痕迹与宇航员带来的污染。

人类会不断将微生物散播到周围环境中。研究人员指出，一块约小拇指指甲大小的皮肤上，可能含有大约100万 个细菌。因此，一名宇航员留下的脚印，理论上可能将数亿个活细菌带到月球表面。即使采取严格的消毒措施，“人类污染月球景观以及在那里开展的科学研究的可能性仍然很高”，贝尔托内说。

NASA戈达德太空飞行中心行星科学家、该研究负责人普拉巴尔·萨克塞纳表示，无论人类任务前往何处，了解并规划这种污染都十分重要。“我们需要先了解那里原本有什么，因为当我们前往火星寻找地球之外的生命迹象时，必须确保发现的并不是我们自己带去的东西。”他说。

要判断微生物可能在哪里存活，首先需要了解阳光如何照射月球两极地形。由于月球自转轴的倾角很小，太阳在两极附近始终处于接近地平线的位置。即使地形只有轻微起伏，也可能阻挡低洼处和凹陷区域获得阳光，形成寒冷的阴影环境。这些区域能够保存水分，并减少有害辐射的影响。

此前的研究认为，在人类已经到达的月球区域，微生物几乎不可能存活。这些区域主要位于月球赤道附近。不过，早期模型没有充分考虑局部地形如何改变环境条件。对于月球两极而言，这一问题尤为重要，因为陨石坑、斜坡以及其他地表特征能够形成广阔阴影，而未来的人类探索也正逐渐聚焦于这些区域。

贝尔托内说，将月面上的起伏和陨石坑纳入研究，是此次工作的关键。研究团队想要回答的问题是，月球表面的地形究竟能在多大程度上阻挡紫外线，以及这种遮蔽是否足以让部分研究对象继续存活。

研究人员模拟了几种通常与航天环境或人体皮肤有关的微生物，并选取月球南极附近、可能作为即将开展的“阿尔忒弥斯3号”任务着陆点的三个区域进行分析。他们利用NASA“月球勘测轨道飞行器”搭载仪器获得的海拔和温度数据，绘制出详细环境地图，再结合描述辐射如何抵达月面的模型进行计算。

贝尔托内还采用了光线追踪技术，模拟光线的传播过程，包括反射、折射以及柔和阴影等效应。他将这一方法与“月球勘测轨道器激光高度计”的数据结合起来。该仪器能够提供精确的地形信息，包括地表亮度、坡度和粗糙程度。

贝尔托内解释说，研究人员可以根据太阳的位置，追踪光线从太阳到达月面的路径，同时考虑每一个可能导致光线反弹和转向的凸起、巨石等地形细节。即使是所谓的永久阴影区，也可能接收到间接光线，因此仍会受到一定程度的紫外线照射。“其中的细节非常复杂，而这种方法能够帮助我们将微小因素纳入考量。”他说。

模拟结果显示，月球表面存在大小不一的“可存活生态位”，部分微生物可能在其中存活最长七天。曲霉菌属（Aspergillus）对紫外线表现出较强抵抗力，在月球冬季至少能够接收到部分阳光的区域中，可能有15%至30%的范围适合其短期存活。

研究涉及的每一种微生物，在三个模拟区域内都找到了理论上可能存活的位置。曲霉菌属至少七天的潜在存活范围约占所绘制地形的3%。此外，在将散射紫外线纳入计算后，五种微生物都可能在德·热拉什环形山边缘的部分永久阴影区内存活。

不过，能够存活并不意味着这些微生物可以生长。研究人员指出，在这种环境下持续存在的微生物将处于隐生状态，只有在未来出现适宜条件时才可能恢复生长。目前没有证据表明月球具备微生物生长和繁殖所需的关键条件，其中包括液态水，而液态水通常需要大气和适中的温度才能长期存在。

尽管如此，生长的前提是先存活下来。因此，贝尔托内表示，微生物能否在月球环境中持续存在，仍然是未来探索和科学研究必须考虑的重要问题。

月球南极还可能成为研究微生物生存极限的天然实验室。在阴影地形中开展严格控制的实验，或许能够帮助研究人员了解地球生物如何应对那些难以在地球实验室中准确复现的环境条件。

下一步，研究团队计划建立更加精细的光照模型，使用分辨率更高的地形数据，并扩大微生物实验范围。其中一种名为“从阴影重建形状”的方法，可以通过分析二维照片中的光照强度、阴影和表面角度，重建行星地形、陨石坑和斜坡的三维结构。研究人员希望结合这些方法，更清楚地了解与人类相关的微生物抵达月球后可能如何持续存在。

贝尔托内说，在规划前往月球或其他天体的人类活动时，“我们需要尽可能全面地了解人类究竟留下了什么”。