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水熊虫能“入侵”月球吗?

时间: 2021年05月25日 | 作者: Admin | 来源: 原理
最近的一项新研究发现,水熊虫甚至能够在经受2.4倍音速(825m/s)的撞击后存活下来。



能在接近绝对零度的条件下生存,能承受令水沸腾的热量,丝毫不在意太空的真空环境,对人类致命的辐射剂量对它们来说是“小菜一碟”——这就是被称作“地表最强生物”的缓步动物(tardigrade),俗称水熊虫(water bear)。


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图片来源:Willow Gabriel, Goldstein Lab


本文转载自公众号“原理”

编译 毛尖尖


2019 年,以色列发射了月球航天任务“创世纪号”。这项任务原本计划在月球表面软着陆,它被寄予厚望,因为一旦成功,它将成为第一架由私营机构资助的登陆月球的探测器,而以色列也会成为全球第四个有探测器在月球表面软着陆的国家。


但不幸的是,就在准备登陆月球的几分钟前,探测器与地球失去了联系,失控地撞向了月球。


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 “创世纪号”传送回的最后一批照片之一。| 图片来源:SpaceIL/IAI via YouTube


原本这是一次令人遗憾的失败,但随后却引发了一些额外的顾虑。因为探测器还携带了一批特殊的“乘客”,在这次撞击事件中一起坠在了月球表面。


这些“乘客”能在接近绝对零度的条件下生存,能承受超过水的沸点的热量。它们丝毫不在意太空的真空环境,对人类致命的辐射剂量对它们来说是“小菜一碟”。这些生物也被称为缓步动物,还有一个更为人熟知的名字:水熊虫。


由于水熊虫超强的生存能力,它们的坠落引发了对月球表面污染的担忧。一些科学家相信,这种生物一定有能力在撞击事件中生存下来,而更多人都很好奇,想知道这些缓步动物面临的情况究竟如何。


受到这一事件的启发,一组科学家进行了实验,让这种微小的生物以子弹一样飞快的速度受到撞击。在一定程度上,这种动物确实可以存活。实验也对它们在太空中生存的能力,以及其他星球上孕育生命的可能性提出了新的限制。研究已于近日发表在《天体生物学》。


研究人员希望以一种相对道德的方式进行实验。他们给约 20 只水熊虫喂食了苔藓和水后,将这些小动物冷冻了 48 小时,使它们进入休眠,也就是一种被称为“tun”的状态。在这种状态下,水熊虫的新陈代谢降低到了正常活动的 0.1%。


随后,他们把两到四只水熊虫装在一个空心尼龙子弹中,并用二级轻气炮以不断增加的速度射出,将子弹射向数米开外的一个沙质标靶中。二级轻气炮是一种用于物理实验的工具,它可以让子弹达到相当高的初速度。


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二级轻气炮。| 图片来源:NASA WSTF


在实验中,科学家发现这种生物能够承受每秒 825 米的撞击,在瞬间冲击压高达 1.01 GPa 的情况下存活;但当速度达到每秒 901 米(瞬间冲击压达 1.14 GPa)时,它们便无法幸免于难,会在事故中变成一团浆糊。


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实验中的一些水熊虫。(a)(b)为实验前的水熊虫。(c)展示了在每秒728米的撞击实验后存活下来的水熊虫。(d)为每秒901米的撞击实验后留下的水熊虫碎片。| 图片来源:Traspas, A. & Burchell, M. J. / Astrobiology (2021)


科学家认为,这一结果基本可以帮我们确认,“创世纪号”上的缓步动物应该不太可能存活。尽管着陆器被认为是以每秒几百米的速度坠毁的,但它的金属框架撞击地面时产生的冲击压应该远高于 1.14 GPa。


这项研究同样对“泛种论”(panspermia)提出了新的限制。这一理论认为,一些生命形式可能在不同星球之间转移,在行星或者卫星遭受撞击后,碎片残骸连同“生命偷渡者”飞溅到太空,并最终抵达新世界,从而使生命在宇宙中传播。


但一些科学家认为,这项研究很好地说明了,复杂的多细胞动物并没有那么容易被转移。换句话说,对动物来说,地球就像是一座生物地理的孤岛,动物就是岛上不会飞的鸟,被困在这里了。


但也有人表示,泛种论确实“很难实现”,但并非完全不可能。陨石撞击地球的速度通常会超过每秒 11 千米。在火星上,它们至少能以每秒 8 千米的速度撞击。这些速度确实远高于缓步动物能够生存的门槛。


不过,陨石的某些部分在撞击时可能会经历较低的冲击压,水熊虫或许存在“一线生机”。此外,根据先前的研究,与水熊虫相比,一些微生物能够承受更高强度的冲击,甚至有机会在每秒 5 千米的撞击中生存下来。


#参考来源:

https://www.sciencemag.org/news/2021/05/hardy-water-bears-survive-bullet-impacts-point

https://www.liebertpub.com/doi/full/10.1089/ast.2020.2405