时间: 2023-04-19 11:02:14 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 112次
地球上生存能力最强的生物不是人类,而是最原始、最低的单细胞微生物。地球上很多人类无法生活的地方,微生物都生活得很快乐。如果现在把人类送到太阳系的其他行星上,就很难长期生存。但是微生物不好说。科学家认为地球上的微生物很有可能在太阳系的其他行星上生存。
一、微生物能在其他星球上生存微生物能在非常棘手的环境中生存。科学家们在南极最冷、最干燥的南极干谷发现了微生物的足迹。南极的干谷是地球上最像火星的地方。如果微生物能在这里生存,那么即使在火星的部分地区,微生物也很有可能存活下来。研究人员将黑霉、沙棘盐霉、金黄色葡萄球菌等真菌孢子放入铝容器中。容器内有两层样品,底层被屏蔽以防止辐射。研究人员利用气球将集装箱运到平流层,样品在平流层承受了与火星相同的条件,暴露在紫外线下的强度是引起烧伤的千倍。研究表明,即使暴露在极高的紫外线辐射下,一些微生物,特别是黑霉的孢子也能存活下来。准确地说,这种微生物只能暂时存在于火星表面,但研究人员发现孢子回到地面后就能复活。
二、微生物与土壤肥力有关系吗肥沃的土壤里微生物多,贫瘠的土壤里微生物少,没有微生物的土壤变成了沙土。因为土壤中有机物的分解,植物所需的各种营养物质的转化离不开微生物的活动。土壤微生物还可以分泌多种酶和生长刺激素,促进植物根的生长,把土壤微生物比作植物的胃也不为过。土壤微生物的另一个重要作用是通过生命活动形成腐殖质,使土壤无机粒子聚集成团,保护肥料和水,促进通气和根系生长,改善土壤的物理特性,是土壤改良的重要目标。
综上所述,微生物包括细菌、病毒、真菌、小型原生动物等在内的大规模生物群,个人虽小,但与人类生活密切相关。微生物涵盖了有益和有害的多种类型,广泛涵盖了健康、医药、工农业、环境保护等多个领域。
6月27日,国家航天局发布我国天问一号火星探测任务着陆和巡视探测系列实拍影像, 包括着陆巡视器开伞和下降过程、“祝融号”火星车驶离着陆平台声音及火星表面移动过程视频,火星全局环境感知图像、火星车车辙图像等。
火星车原地转弯
截至27日上午, 天问一号环绕器在轨运行338天, 地火距离3.6亿千米, “祝融号”火星车已在火星表面工作42个火星日,累计行驶236米。 环绕器和火星车工作状态良好。
火星车后退移动
后续,火星车将继续按计划开展移动、感知、科学探测,环绕器继续运行在中继轨道,为火星车巡视探测提供中继通信,并开展环绕探测。
2021年7月23日,中国火星探测器“天问一号”搭载长征五号遥四运载火箭从海南文昌航天发射场发射升空,这标志着中国对火星探测的开始。2021年5月15日,天问一号探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,我国首次火星探测任务着陆火星取得成功!
就在大家激烈讨论移民火星、 探索 火星时,引发一个问题: 在一片荒原的火星表面,能否种植树木改变环境让人类可以生存?
答案是: 不能。
大伙都知道,地球上的植物,在白天进行光合作用时,会吸收二氧化碳,然后释放氧气;这样一想,如果在火星上种树,岂不是把火星的二氧化碳源源不断地转化为氧气?
想法是美好的,可惜现实行不通,因为:
①植物细胞同样会进行有氧呼吸,如果大气中缺少氧气,植物同样会死亡;
②植物的生长过程需要大量的水分,沙漠植物虽然水分需求量不大,但氧气释放量相对大大减少;
③植物生长需要一些必要元素,比如氮磷钾等等,这些都是火星上所缺乏的;
④植物繁衍速度慢,尤其是在火星上这样条件苛刻的环境中,要靠自身生长和繁衍,来改善火星大气是不可能的。
《火星救援》中土豆都种出来了怎么不能种树啊?
原著小说中马克本来就是上火星的植物学家来研究重力条件的植物生长状况,所以带有地球的土壤搭配火星土壤再加上队友的 奥利给 (shǐ)作为细菌(我理解的就是有机化肥)才成功种植出土豆。爆炸后所有的细菌和土豆都被低温和低压杀死,虽然“死”的土豆可以吃,但很显然不能再作为种子。
电影《火星救援》片段,在栖息舱搭建的种植棚
在电影播出几年后,科学家在火星土壤中发现含有大量的高氯酸钙,不适合种植。
是不是真的没有办法改变火星环境了?
如果真想改变火星大气,微生物才是大气改造前期的首选。 在数十亿年前,地球表面也是贫乏的,就是靠着蓝藻这样的微生物,才逐渐改变了地球大气。
蓝藻微生物细胞
蓝藻
而且微生物的繁殖能力非常强,对环境的适应能力也很强,有的甚至不需要氧气就能生存,这些能力是植物没有的。
微生物在人类控制下,或许经过数千年的改造后,火星大气中的氧气含量会大大增加,然后再种植植物来帮助改造火星大气,就能在火星上形成完整的生物圈。
不过,我们还会遇到很多困难:蓝藻是生活在水里的。
蓝藻大多数(约75%)淡水产,少数海产;有些蓝藻可生活在60 85 的温泉中。
而火星上恰恰是缺水的, 离开了水,生命力顽强的蓝藻(植物)和水熊虫(动物)也不能长时间生存。即便解决了水的问题, 火星上的大风和沙尘暴 即使不会摧毁地面上的太空舱、太阳能电池板,也会把太空舱、太阳能电池板掩埋,让太空舱、太阳能电池板见不到阳光。没有阳光, 将无法给太阳能电池板充电,无法让太空舱内的植物进行光合作用。
以前的地球也不像现在这样适合各种动植物生存,以前的地球像一个大火球,任何生命暴露在这种环境里都无法生存。但是地球慢慢冷却后,才逐渐创造出适合生命生存的条件(适合生命生存的水、无机物、温度、太阳辐射强度等),从无机物中创造出有机物、乃至最初的生命形态(有生命特征的有机物、微生物、单细胞生物、多细胞生物)等更高级的生命形态。
在地球深海的海底火山喷发口,温度很高,也没有阳光可以穿透到这里,但这里依然有生命、并持续诞生新的生命。在海底火山口附近生活着许多耐高温的氧化硫杆菌(食物链最底层),它们所需的养分来源于火山口吐出的硫化氢,而它们自己则是比较高级的浮游生物的美味。虾、蟹、蛤等又以浮游生物为食。在这个食物链最顶端的章鱼,则以虾来充饥。因此即使没有阳光,没有植物,这些生物也能生存得很好。 在地球深海,海水和海底火山口吐出的硫化氢是生命必须的条件,不需要阳光、植物,高温也不碍事。
在地球的地底下,一些被人类发现的与世隔绝的大洞里有完整的小生态系统。
地下洞穴结构示意图
地下洞穴及其生物
比如,有一个500万年 历史 的地下洞穴是一个与世隔绝的封闭生态系统。在地下洞穴内发现了48种生物,它们自下而上形成了完整的食物链。在洞穴封闭之前,里面只有15种生物,但在后面500多万年的漫长发展中,15种原始生物逐渐扩充到48种,它们的共同特点就是眼睛已经弱化或退化了。地下洞穴里完全没有光源,而且里面的空气也与外界隔绝。一种自养细菌构成地下洞穴内食物链的基础(食物链最底层)。这种自养细菌能利用水、空气硫化物和甲烷作为原料,然后通过化能反应合成供食物链上一级食用的有机物。 在地下洞穴内,水、空气硫化物、甲烷、与外界隔绝的空气是生命必须的条件,不需要阳光、植物。
地下洞穴可以建成一个密封的小环境,水可以在这个密封的小环境里无限循环(如果没有任何泄露),就跟在密封的烧杯里加热水一样,水蒸发到烧杯上面遇冷变成水珠往下流回烧杯底部。而且地下洞穴可以躲避星球表面的各种恶劣天气,避免生命被恶劣天气摧毁。
以前地球上土壤的成分也不适合动植物生存,但是微生物可以逐步改造土壤成分,慢慢地让越来越高级复杂的动植物也能生存。
密封的地下洞穴+水+微生物对土壤成分的改造,通过大量微生物把密封洞穴内的环境改造得适合生命生存。 通过微生物分解岩石和土壤而释放出岩石、土壤里的气体,把这些多出来的气体释放到星球表面 (当密封洞穴内气压超过一定范围就需要释放多出来的气体,所以这个密封洞穴有一个阀门,整个密封洞穴类似于蒸饭的高压锅的密封和放气的设计,保持内部空间既密封又能释放多出来的气体) ,经过很长时间在星球表面积累无数的气体,最终在星球表面形成足够厚(稠密)的大气层。 星球表面厚厚的大气层阻挡一部分太阳辐射而不会让过多的太阳辐射杀死星球表面的动植物、微生物等生命形态。厚厚的大气层还会阻止星球表面的水过分蒸发而保持星球表面湿润(有水了)。大气、太阳辐射、水、土壤都符合条件后,星球表面的陆地和水里的动植物才能生存。如果星球表面积累的水足够多和快,可能水里更容易让动植物在星球表面发展起来。如果星球表面的水不是特别丰富,没有大面积的水域,陆地湿润地带会让动植物更快在星球表面发展起来。
地下实验室的用电,可以通过远程无线充电技术,把星球轨道上飞行的太阳能电池板的电量通过无线方式给地下实验室充电,就像手机无线充电一样。但手机无线充电那种电磁感应充电的充电距离有限。可以像量子卫星那样利用量子纠缠的原理(量子纠缠可以不受距离限制地实时同步)实现星球轨道(太空)与地面进行同步、通信,星球轨道上的太阳能电池板利用太阳辐射充电时,通过太阳能电池板上的量子设备远程同步地下实验室的量子充电设备;或通过星球轨道上的太阳能电池板上的量子设备,远程同步地面(星球表面)的量子通信网络,再以有线或无线给地下实验室充电。远程充电避免了星球表面恶劣天气对地面太阳能充电板的损害和掩埋。而且星球轨道上大气稀薄,太阳辐射受大气遮挡少,能有更多的太阳辐射给轨道上的太阳能电池板充电。
然而, 火星上没有足够的磁场来阻挡太阳风吹跑火星上的大气、阻挡太阳风的辐射里各种带电粒子对生命的直接伤害,大气层越稀薄越无法阻止火星表面液态水的蒸发。 稀薄的大气层、有害的带电粒子、过量的太阳辐射、没有液态水,这些显然不适合生命在火星表面生存。火星在很久以前也有液态水和海洋,太阳系的液态水宜居带内只有地球和火星。但是火星磁场减弱后,大气层变稀薄、液态水蒸发,让火星变成荒凉的红色星球。
如果能明白地球磁场产生的原理,对增加火星磁场、改造火星环境就有巨大的帮助。 但是地磁场的产生原因仍然是地球物理学的一大难题,有待我们弄清楚地磁场是怎么产生的。
地下洞穴也许是火星上可以发现生命、培育生命的空间。
火星盖尔(Gale)陨石坑
生命活动、地质活动都可能产生甲烷,但是 地球大气中的甲烷绝大多数还是来自于微生物和其他生物的排放。如果在其他星球找到了甲烷,也就找到了生命存在的希望。 2021年6月好奇号上搭载的设备探测到 火星盖尔(Gale)陨石坑中的甲烷浓度急剧飙升,甲烷的浓度随季节变化,在夏天上升,冬天下降。 2021年6月23日好奇号在大气中发现了大量甲烷气体,好奇号在火星上运行了7年,探测到的甲烷量是到当时为止最大的。
火星地表巨大的入口
2021年通过谷歌的火星地图发现火星地表存在一个巨大入口,洞口高度3.5千米,长度8千米。这么大的洞口在地球上也十分罕见。要知道火星的直径约为地球的一半,比地球小很多的火星上有比地球上都罕见的大洞口,可以说非常惊人了。
水是生命之源。 生命能保持活动必然要进行物质之间的反应。在常温、无水状态下很多物质之间是不发生反应的,当有水溶解、混合这些物质后,会产生各种化学反应、物理反应。这些反应让生命保持活动。
2021年11月,SHARAD在火星的乌托邦平原地区发现了大量的地下冰沉积物,它位于相对较低的纬度。这片广阔的区域大约有3300公里宽,据估计冰中所含的水量足以填满苏必利尔湖,这是北美五大湖中最大的湖。冰盖的顶部覆盖着1到10米的火星尘埃。2021年7月,发现了火星南极附近有湖泊存在的证据,雷达反射显示,地下湖在地表以下超过1.5公里,约20公里宽。在地球上南极洲的冰下湖泊,已知微生物在这些环境中繁衍生息。火星南极地下湖很可能与地球南极洲冰下湖泊一样生存着一些微生物。 火星上这两个位置的水体的发现解决了生命必须的水,而且是位于地下的水体。
位于地下的水体较少受到太阳风的辐射里各种带电粒子的影响,如果还有硫化物(或其他能被微生物当养分用的无机物)和微生物,就具备了在火星上培育食物链最底层生命(微生物)的条件,在此基础上就有进一步发展更高级复杂生命的可能性。
中国太空 探索 的征途是星辰大海, 在前往外星球 探索 的道路上,我们发现、培育、创造生命所需的自然环境是多么地困难重重, 不由得感慨地球上适合生命的自然环境是多么地难能可贵。 保护我们生存的地球自然环境就是保护我们自己的生命。 每个人都应该做好垃圾分类、环保再利用、爱护树木花草等保护地球自然环境的举手之劳。
参考资料:
1、艾伯史密斯·网友问:能否在火星上种树,把火星大气中的二氧化碳转化为氧气?·搜狐·2021-12-24
2、张小付·海底火山口生物如何生存·佰佰安全网·2021-03-02
3、南京天文爱好者协会·火星·百度百科
4、lsqsyzy·为什么有的人说火星没有磁场,而地球却有磁场?·360个人图书馆·2021-12-26
5、科学宇宙 探索 者·550万年前的洞穴被发现,里面犹如“外星世界”,科学家也惊讶·搜狐·2021-04-24
6、海外新 科技 ·在火星上发现的甲烷预示着火星上有生命吗?·百家号·2021-04-03
7、MiHomes·美国宇航局的“好奇号”火星车在火星上惊人地发现了甲烷·搜狐·2021-06-24
8、老胡说科学·火星是我们在太阳系中寻找生命的最大希望,任重而道远·搜狐·2021-07-13
9、文汇网·国家航天局发布天问一号任务着陆和巡视探测系列实拍影像·360快资讯·2021-06-27
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