花幾十億美元呢把生物樣本存在月球，值得嗎？

9月2日消息，隨着全球氣候變化的加劇，地球上的生物多樣性正面臨前所未有的威脅，即便是被譽爲“末日方舟”的全球種子庫也難以倖免於極端天氣的衝擊。爲了應對這一緊迫挑戰，美國科學家提出了一項大膽設想：在月球上建立一個全新的、更爲堅固的生物樣本存儲庫，以永久保存並備份地球上珍貴的種子、植物、動物及微生物等生命形式的樣本。

以下爲翻譯全文：

2016年秋季，挪威一座偏遠山脈的永久凍土因氣溫急劇上升而融化，隨之而來的洪水衝破了斯瓦爾巴全球種子庫的入口隧道。這次事件發出了一個嚴峻的警示：即便是耗費巨資、旨在保障全球糧食供應的“末日方舟”種子庫，也無法抵禦氣候變暖的威脅。

隨着氣候變化的關鍵閾值不斷被突破，威脅種子庫長久安全的風險也在不斷攀升。這座種子庫於2008年啓用，作爲全球超過130萬份種子樣本的“故障保險”機制，位於北極圈內的一個羣島。研究表明，該地區的變暖速度是全球平均速度的六倍。正是這些迫在眉睫的威脅，促使一支美國科學家團隊在《生物科學》雜誌上提出了一個宏大願景：在月球上建立一個更爲安全的新存儲庫，這一次不僅僅是爲了存儲種子，還包括植物、動物和微生物的樣本。

“在自然歷史博物館，我們思考着要保存什麼材料，在哪裡保存，以及如何儲存？”史密森尼國家自然歷史博物館的琳恩·帕倫蒂（Lynne Parenti）說道，她是該論文的共同作者。隨着越來越多的物種因氣候變化和棲息地喪失而面臨滅絕威脅，帕倫蒂認爲，現在是時候重新審視如何確保這些物種的未來存續了。除了斯瓦爾巴羣島，全球還有超過1750個基因庫保存着物種樣本，以備未來需要復活它們。帕倫蒂認爲，僅依賴這些基因庫，已經不足以提供足夠的保險。

“月球是理想的存儲地點，它偏遠，遠離地球上的各種災難，”帕倫蒂表示，“如果我們能夠實現這一構想，我們相信它會成功。”

擬議中的月球生物存儲庫將實現全自動化，無需人工干預，專門存儲超低溫下的冷凍細胞，生物活動將在這種條件下被暫停。這些冷凍細胞有望存活數百年，未來可以解凍並用於恢復DNA和整個生物羣體。團隊此前已經成功冷凍保存了星星蝦虎魚的活細胞，希望這些皮膚細胞有朝一日能夠再生該種羣。

論文的主要作者、帕倫蒂在史密森尼的同事瑪麗·哈格多恩（Mary Hagedorn）說：“我一直在思考如何保護如斯瓦爾巴羣島種子庫那樣的被動生物存儲設施，無需人工或能源維護即可持續保存種子。”然而，地球上沒有任何地方能夠維持零下196攝氏度或更低溫度的存儲環境，而這正是長期保存冷凍細胞的必要條件。因此，哈格多恩團隊將目光投向了月球，那裡某些區域的溫度遠低於地球。

如果這一構想能夠實現，研究人員認爲，月球存儲庫將爲地球生態系統的生物多樣性提供一份重要的保障，防範地球災難的發生。

這一想法聽起來像是科幻小說，但要實現它的挑戰極爲嚴峻——從如何確保存儲樣本中有足夠的遺傳多樣性，以使地球上的物種得以重新繁衍，到長期冷凍細胞再生物種的可行性證據尚不充分，再到啓動這一計劃所需的鉅額成本。哈格多恩的團隊目前尚未對成本或時間表作出具體估算。

不過，幾周前，該團隊朝着實現這一願景邁出了重要一步，擴大了研究團隊的規模，哈佛與史密森天體物理中心的工程師加勒特·菲茨帕特里克（Garret Fitzpatrick）等人加入其中。菲茨帕特里克曾在NASA工作，領導設計了將生物樣本送往國際空間站進行實驗的系統。將組織在低溫下送往月球是一個相關但更具挑戰性的任務。

菲茨帕特里克和他的團隊首先專注於開發一項示範任務，將冷凍細胞送往國際空間站，以回答一個最重要的問題：“我們能否在整個任務階段維持足夠的溫度範圍，”菲茨帕特里克問道，“從發射載具集成到發射、到達月球、着陸、可能的存儲，再到最終抵達目的地？”

“將低溫樣本送入太空並在月球表面維持其狀態，這幾乎是兩個獨立的工程難題，”菲茨帕特里克表示。

在月球上冷凍保存地球物種細胞的問題雖然是一項小衆挑戰，但令人驚訝的是，已經有一個競爭團隊走在前面，進行了相關研究。

亞利桑那大學的一羣工程師在傑坎·坦加（Jekan Thanga）教授的SpaceTREx實驗室中設計了一套月球生物樣本存儲系統。該項目最初是學生探索月球熔岩管潛在用途的項目，這些熔岩管是在2010年代初發現的，被視爲月球人類活動的理想避難所，亦可作爲哈格多恩團隊構想的生物儲存庫，即“月球方舟”。

熔岩管是在流動的岩漿外部凝固，而內部繼續流動時形成的，最終留下了一個空洞。這種結構在地球上廣泛存在，據推測也遍佈於其他曾經有火山活動的星體地下，包括月球。行星科學家認爲，這些月球熔融遺蹟提供的天然屏障，可以有效保護宇航員、設備和生物樣本免受太陽輻射、深空輻射以及超高速撞擊的隕石威脅。

坦加團隊設計了一套系統草圖，計劃利用太陽能電池板和電池供電，主動將熔岩管內部溫度降至建造“月球方舟”所需的極低水平。這與哈格多恩團隊的設想形成鮮明對比，後者希望利用月球的自然環境條件維持儲存樣本所需的低溫。帕倫蒂解釋道：“我們方案的核心理念是被動性。”她指出，過去有關月球存儲設施的設想都需要人類維護，而他們的方案則力求避免這一點。

爲實現樣本的永久深度冷凍，他們建議在月球南極建立儲存庫，以利用那裡隕石坑內特定區域的永久陰影，這些陰影區的溫度可自然降至零下196攝氏度。在這種條件下，樣本存儲無需人員干預，僅通過遙控車和機器人即可維護。

理論上，這些極地陰影區是儲存庫的理想選址，然而坦加提出質疑：“我們對那裡的具體情況尚不瞭解。”他提及NASA近期因技術難題而取消的一項南極探測任務，並強調：“這件事充滿了諷刺意味。月球雖然距離地球很近，但可能是整個太陽系中環境最爲極端的地方之一。”

然而，菲茨帕特里克對此持樂觀態度，他認爲NASA當前的月球探索計劃將爲深入研究極地陰影區提供寶貴機會，包括今年晚些時候執行的登陸俯瞰極地陰影山脊的任務。不過，坦加警告稱，隨着NASA對這些區域的探索，我們可能會進一步認識到在極端低溫環境中生存和操作的挑戰。

“在低溫環境中作業絕非易事，”坦加解釋道，“機械部件可能會表現異常，比如凍結或卡住。甚至在類似太空的真空環境中，中等寒冷條件下也可能出現‘冷焊’現象，即兩塊金屬接觸時發生粘合。”

坦加更傾向於在熔岩管內構建“月球方舟”，因爲行星科學家認爲這些熔岩管與地球上的類似結構相似，儘管溫度更低，這爲研究人員和工程師提供了預測和規劃的依據。至於成本與時間表，坦加和哈格多恩的概念尚未最終確定。但坦加預計，一旦設計完成（可能需要數年），其建造與組裝將比國際空間站更快更便宜。

儘管如此，最終建造“月球方舟”的成本可能會高達數十億美元。對此，有些人認爲這些資金或許更應投入到地球上更爲穩妥的解決方案中。以斯瓦爾巴全球種子庫爲例，2016年的洪水雖然沒有直接損害樣本，但暴露了其故障安全保護能力的不足。建築師承認，永久凍土融化等極端氣候狀況未納入最初的設計規劃中。但自那以後，已投入數百萬美元進行預防措施的升級。

2019年，種子庫入口隧道的牆壁進行了防水處理，移除了潛在的熱源，並挖掘了排水溝以防止滲水。作物信託基金（Crop Trust）發言人表示，該設施“非常安全”。它位於交通便利的地點，配備現代化的冷卻系統，能夠維持零下18攝氏度的理想儲存條件。種子庫支持高頻次的存取操作，且受到嚴密監控以確保安全。

該發言人進一步指出，氣候變化對全球作物多樣性和糧食安全的威脅，遠遠超過其對斯瓦爾巴全球種子庫的直接風險。

作物信託基金執行董事斯特凡·施米茨（Stefan Schmitz）在談到月球生物儲存庫提案時表示，該設想突顯了保護和利用地球作物多樣性的緊迫性。他指出：“我們今天建立的系統、學到的教訓以及保護的種子，都是人類探索月球和其他星球的寶貴資源。現在，地球上的協作、合作和保護工作，確保了人類能夠到達月球，甚至更遠的地方。”

然而，對於坦加和哈格多恩而言，依賴現有系統已不足以應對氣候變化、核戰爭等潛在災難帶來的大規模破壞風險。他們認爲，“月球方舟”作爲地球生命“備份副本”的安全存儲方式，其重要性不言而喻。儘管在溫度控制上存在主動與被動的區別，但兩者的核心目標都是構建“月球方舟”以保護生命多樣性。去年，坦加通過視頻會議與史密森尼團隊討論了這一共同願景。

面對關於成本高昂及方案可行性的質疑，哈格多恩和坦加均保持樂觀，堅信只要政府給予明確支持，“月球方舟”的構想定能成爲現實。哈格多恩以20世紀60年代美國總統的登月承諾爲例，強調科技進步的力量足以應對當前計劃所面臨的挑戰。（小小）