研究探讨生命在太空极端环境下能存活多久

生命能等多久？ 仅仅因为你没有从沙发上挪开，并不意味着你已经死了。 Maciej Cegłowski 2026年11月7日 12 2 1 分享 一个生物体在惰性状态下能保持多久，等到条件改善时仍然存活？

这个问题在太空探索的三个领域都有重大意义。在数年到数十年的时间尺度上，它决定了我们在建造太空探测器时对待污染风险的方式。在数百年到数千年的时间尺度上，它关系到生命可能在早期太阳系中如何传播。而如果单个生物体能在 geological 时间尺度——数千万到数亿年——内存活，那么这大大增加了我们在小行星上和火星上发现生命的可能性。

存活能力问题最先出现的地方是污染问题。火箭是高度带菌的结构，它们停在佛罗里达的阳光下，发射时（从微生物的角度看）简直浑身都在渗着生命。当向可能宜居的世界发送航天器时，关键是要知道我们能否依赖太空中的严酷条件来对它们灭菌，还是必须自己动手。这个问题对火星尤其紧迫，因为前往火星的 transit 时间短，而且我们已经知道火星表面的条件不足以杀死所有幸存者。

太空中无可争议的生物杀手是紫外线，它只需几秒钟的照射就能破坏 DNA。地球上层大气中的臭氧和原子氧阻止了短波紫外线到达我们这里，但航天器外壳上的生物却暴露在这些破坏性射线的全光谱之下。（火星表面也会受到灭菌剂量的照射，尽管不如自由太空那么严重。）在轨实验表明，正是紫外线——远甚于寒冷、真空或宇宙辐射——使太空对微生物致命。

但同样的实验也表明，只需要很少的遮挡就能保护生物体免受最严重的紫外线照射。一层薄薄的灰尘、航天器上的一个缝隙，甚至仅仅是倒下的同伴的尸体，都足以保护下面一两层的幸存微生物。而一旦有了可以躲藏的阴影，这些小东西就过得相当不错了。

在2015年开始的一项为期三年的实验中，日本科学家将覆盖着细菌的平板悬挂在国际空间站侧面，观察它们在那里能存活得如何。他们发现，三年后，耐辐射奇球菌（deinococcus radiodurans）的菌落不仅仍然可以复活，而且状态比同时在空间站内部度过相同时间的对照组更好。据他们估计，一个1毫米大小的耐辐射奇球菌颗粒应该能够在直接暴露于行星际空间的情况下存活2到8年，如果遮挡住阳光，甚至可能在那里保持存活数十年。

Tanpopo研究的一个有趣方面是，耐辐射奇球菌并没有对抗 DNA 损伤的特殊防御机制。如果你只看它暴露于辐射和真空时受到的损伤程度，它并不比大肠杆菌这类完全无法在太空中存活的细菌表现更好。但耐辐射奇球菌实际上是一位修复冠军，在修复 DNA 的能力上胜过所有对手，包括能将该分子切成片段的双链断裂。这种细菌并不直接保护 DNA，而是使用化学防御（抗氧化剂）来保护修复酶本身。

Tanpopo的结果以及类似实验对火星探索来说是个坏消息。它们意味着来自地球的活微生物已经到达了火星，并正在着陆器的外壳下苟延残喘。这些阴郁的幸存者是否构成污染风险，取决于火星表面对于潜在的殖民者来说是多有效的屏障，以及是否存在连接表面与任何宜居火星环境（大概位于地下深处）的传输通道。

微生物在太空中非凡的寿命也印证了 NASA 的政策：在昂贵的深空探测器任务结束时将其撞向木星和土星，而不是将它们留在不受控制的轨道上——几十年或几百年后，这些轨道可能导致它们撞上像土卫二或木卫二这样可能宜居的世界。

存活能力重要的第二个背景是评估早期太阳系生命起源的岩石泛种论（lithopanspermia）情景。在这些情景中，一个大型撞击体击中行星 A，将携带生命的岩石抛射到深空。这些岩石绕太阳运行一段时间后，最终落到行星 B 上。由于涉及的相对逃逸速度和能量，这些配对中的行星 A 几乎总是火星，而行星 B 通常是地球。如果生物体能在冰冻岩石中保持存活数千年到数十万年，这极大地增加了早期太阳系中生命可能在行星之间转移的可能性，也增加了地球上的生命可能起源于火星的可能性。

岩石泛种论最初是一个边缘想法，几乎是一种挑衅，由开尔文勋爵在1870年代提出，用来解释地球上生命的起源。但时间对这个理论很仁慈，近几十年来，一系列重要发现将它推到了几乎完全受人尊重的边缘。

第一个突破出现在1970年代，当时陨石研究表明，进入大气层时的加热仅限于石质陨石的外面一两厘米。这意味着任何大于高尔夫球的陨石都能落到地球上而内部不被灭菌。如果它内部有任何东西还活着，它就有机会完好无损地出来，像1950年代科幻电影那样，征服地球。

（原文较长，此处译出前 6000 字，完整内容请点「打开原文」。）