宇宙印象 国际空间站的轨道高度为350公里左右,这里的环境超出了100公里卡门线,属于太空环境。真空、没有氧气、零下200多摄氏度,目前已经发现水熊可以生存,但过去18个月进行的一次实验让科学家惊讶。宇航员把从一些超级真菌带到国际空间站上,完全模拟火星上的极端环境,经过18个月后,一个意想不到的结果发生了。这些真菌取自西班牙和奥地利,欧洲科学家决定在空间站上观察这些生物如何适应太空环境,会不会马上就死掉。实验过程持续18个月,放置在一个容器中,搁在空间站的外部平台上。
这里成为EXPOSE-E,是一个外部环境平台,暴露在宇宙中,由于火星上仅有稀薄大气,科学家让这些真菌放在火星还要恶劣的环境中,看看会不会存活。如果存活,那就说明火星的南极目前很可能有生命,如果不存活,再继续改变环境参数。18个月后,科学家发现真菌实验差点失控,它们不仅没有全部死亡,反而在短时间内适应了极端环境,经过适应期后迅速繁殖,60%的细胞都活了下来。模拟的温度是零下20摄氏度,银河宇宙辐射剂量达到190。
这个实验说明,实验真菌完全可以适应火星环境,如果把它们现在就丢到火星南极,它们就可以活下来。宇航员打开容器后不敢相信这一切,结果暗示这些真菌可以适应其他星球环境,地球之外还有其他生命,而且种类繁多。
延伸阅读
航天器进出太空为何要严控微生物?
近几年,人类的太空探索不断取得进步,但与此同时科学家也开始注意到空间活动背后存在着的一些隐患。特别是对天体生物环境保护问题备受瞩目。刘研究员,为什么科学家对此持如此谨慎的态度?
刘志恒:在各国科学家的不断努力下,人类将飞向太空的梦想逐渐变成了现实。随着空间探索的开始,人类第一次能够借助于航天器发射各种仪器到月球、火星或其他行星。然而,在进行星际探索时,飞行器或着陆装置难免会与各种微生物进行接触,这就引出了一个十分严肃的问题,我们会不会因此搅乱地球与其他行星的生物环境。
可以做一个假设,如果地球微生物闯入其他星球,找到适合于它生长的条件,就可能会增殖,从而破坏目标行星的原始状态。另一方面,我们也必须保护地球及其生物圈与地上人群,不被可能存在的地外危险物质或生命所“污染”(这些污染物可能在探索任务返回时带入地球)。因此,科学家们对天体生物环境的保护工作十分重视。
历史上是否有过人类将空间微生物带入地球环境的事件?
刘志恒:至今,只出现过航天器材料受到微生物腐蚀引发技术故障的报道,以及飞行器滋生的变异致病微生物影响航天员健康的报道,但尚未见到 “空间微生物带入地球环境”的事件发生。
据说前一阵国际空间站差点因空间微生物而造成机械故障?
刘志恒:是的。不久前,国际空间站人员对站内微生物环境进行了检测,发现无孔不入的微生物在人类眼皮底下借助货运飞船进入了空间站,同时迅速适应空间站内的环境并四处蔓延。目前国际空间站内共发现有76种微生物,其中包括致病细菌和真菌,以及能够对金属造成生物性腐蚀的微生物。这些微生物会损害仪表盘、线路上的绝缘材料及其他类型的聚合材料。微生物的大量繁殖和材料的大量降解耗损将会导致空间站内的设备运行失灵。
而且,微生物也严重威胁着国际空间站内宇航员的健康。微生物会释放出毒素,且它们大量繁殖可能导致宇航员患传染病的几率增加。
不过好在科学家基于以前的研究,使用一种特殊液体对空间站内部进行了杀菌清理,化解了这次危机。鉴于微生物未来还会对空间站造成袭扰,俄罗斯科学家准备在站内安装一种名为“阿尔法”的特殊装置。它能够发射出波长200纳米至400纳米的紫外线。这些紫外线非常厉害,目前还没有发现哪种微生物能够在它的照射下继续存活。
只有严格灭菌星际探索才有保障。在制造航天器材时,一些微生物也不免混入其中,科学家是否也考虑到了这方面的问题?
刘志恒:航天器和航天仪器设备的制造可使用一类新型功能抗菌材料,来预防控制微生物的“污染”。此类材料是在原料中添加抗菌剂,使航天器材制品具有内在的抗菌性,在一定时间内可以将附着在材料上的微生物杀死或抑制其生长繁殖。
您能为我们举例说明一下吗?
刘志恒:好的。比如,可以在航天材料中添加无机抗菌剂材料,其中银离子类抗菌剂是最常用的抗菌剂,有时为了提高协同作用,还要再添加一些铜离子、锌离子。
此外,还可以添加有机抗菌剂的材料,主要品种有香草醛或乙基香草醛类化合物,还有酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、双呱类、酚类等。目前有机抗菌剂的安全性尚在研究中。一般来说有机抗菌剂耐热性差些,容易水解,有效期短。
还有,用高科技纳米技术处理无机抗菌剂后制造的纳米抗菌材料,因具有更为广泛、卓越的抗菌杀菌功能,并且通过缓释作用,能够提高抗菌长效性,所以也是制造航天器材时常会用到的。
人物简介
刘志恒 中国科学院微生物研究所研究员、博士生导师。国家空间科学专家委员会委员,中国空间科学学会生命起源与进化专业委员会主任,“伯杰氏”国际微生物学会终身成就奖获得者。先后承担过国家自然科学基金,国家863计划,国家载人航天工程,中国科学院创新工程等项目中的多项研究课题。主要研究方向为原核微生物系统学、资源学和宇宙微生物学。
更多关于材料方面、材料腐蚀控制、材料科普等等方面的国内外最新动态,我们网站会不断更新。希望大家一直关注国家材料腐蚀与防护科学数据中心http://www.ecorr.org