尽管火星环境恶劣，但微生物仍可以存活

火星，这颗红色星球，尽管拥有大气、空气、土壤等看似与地球相似的条件，但其环境却异常极端。它的空气稀薄，几乎与地球的高空无异，而其中的氧含量更是微不足道，几乎可以忽略不计。虽然空气中存在二氧化碳，但其比重过高，对植物而言是有毒的。火星的土壤可能含有高氯酸盐和硅酸盐等有毒物质，不利于耕种，对人类可能引发甲状腺和呼吸系统疾病。

尽管火星有四季之分，但其昼夜温差极大，高达百度。你辛辛苦苦种下的农作物在这里无法生存，会在极端的温差中冻死。赤道地区虽然相对温暖，但地形复杂，给登陆和降落带来极大的挑战。尤其是在夜晚，火星的温度骤降，冷得如同南极。

火星的磁场已经消失，矿石资源虽然丰富，但如何开采、冶炼、运输却是一个巨大的难题。阳光的强度也不及地球的一半，加上大气中的尘埃对光照的削减作用，对种植和太阳能利用都造成了极大的困扰。仅有的两颗卫星体积巨大，但不足以影响火星内核的流动。除此之外，火星还面临着高辐射、低重力、飓风等挑战。

火星并不是一个宜居的地方。赤道地区的气温在夏季白天高达35℃，而地表平均温度却只有-63℃。两级的最低气温更是低至-143℃。火星的大气压力仅为地球的百分之0.5%，这意味着火星表面暴露在巨量的宇宙辐射之中。

（这张照片由Viking-1号航天器在1976年拍摄，展示了火星稀薄的红色大气层和尘土飞扬的地表。图：NASA/Viking 1）

研究团队首次探索了除了温度和气压之外，辐射对生命存活的影响。他们在模拟火星环境的条件下，将微生物群落暴露在辐射之中。这些实验土壤包含了沉积岩中的冻土，随后被转移到低温低压的环境中。

莫斯科国立大学的土壤生物学研究生Vladimir S. Cheptsov，同时也是此研究报告的作者之一，对这次实验进行了详细的解读。他在新闻发布会上表示：“我们的研究主要关注一系列物理因素，包括伽马辐射、低压和低温，对生活在古老极地冻土中的微生物群落的综合影响。我们还特别研究了一个独特的自然产物——两百万年来未曾融化的远古冻土。简单来说，我们进行了模拟火星低温生存环境的实验。我们还探讨了高剂量伽马射线（100 kGy）对原核生物活性的影响。此前的记录中，从未有原核微生物能够在80kGy剂量的照射后存活下来。”

（注：“勇气号”火星探测器传回的火星地表图像。图源：NASA/JPL）

在开启微生物照射实验后，研究团队发现了一些引人注目的差异。对照组中的原核细胞总数和代谢活跃细菌数量维持稳定，而实验组经受辐射的细菌数量骤减两个数量级，具有代谢活性的古细菌也减少了三分之一。

研究团队还观察到，伽马射线的照射带来了细菌种群多样性的提升。一些细菌在受到照射后发生了显著的结构变化。例如，一种在土壤中常见的菌属——节杆菌属为代表的放线菌，在对照组中并未出现，却在接受辐射的实验组中占据了数量优势。

这些发现揭示了一个令人振奋的事实：微生物在火星环境下的生存能力比我们想象的更加顽强。这些微生物不仅能抵御严寒和低压，还能在火星表面的高辐射环境中存活。正如Cheptsov所阐述的那样，这些研究结果暗示了微生物在火星低温土壤中长期生存的可能性。考虑到火星表面的电离辐射强度以及研究数据，我们可以推测：位于火星表层土壤（免受紫外线照射）中的生态系统可以保存至少130万年，地下两米深处的生态系统则可保存至少330万年，而地下五米深处的生态系统则可以保存长达2000万年。这些数据也为评估微生物在太阳系内其他天体和系外天体环境中的存活可能性提供了重要参考。

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(图：NASA)

这次研究的意义非同寻常。科学家们首次发现，原核生物细菌能够在超过80kGy剂量的伽马辐射下存活，这一发现打破了之前的认知边界。这意味着即使在火星那样恶劣的环境里，微生物也有可能以永久冻土中的形式存活下来。

此项研究不仅挑战了我们对生命存活地点和条件的认知，还提醒我们在探索过程中要考虑到宇宙辐射条件和行星自身环境。我们首次明确了微生物在火星上的辐射耐受极限，无论是在表层土壤还是深层土壤的环境中。

这一重要发现对未来火星探测任务和其他宇宙探索具有极高的价值。了解生命生存的条件不仅可以帮助我们明确寻找外星生命的方向，还可以提醒科学家在探索过程中注意避免对潜在的外星生命造成“地球污染”。通过寻找极端细菌生活的迹象，我们可以推测火星上是否曾经存在过生命，这一研究为我们揭示了未来探索宇宙的新路径。