花几十亿美元呢把生物样本存在月球，值得吗？

9月2日消息，随着全球气候变化的加剧，地球上的生物多样性正面临前所未有的威胁，即便是被誉为“末日方舟”的全球种子库也难以幸免于极端天气的冲击。为了应对这一紧迫挑战，美国科学家提出了一项大胆设想：在月球上建立一个全新的、更为坚固的生物样本存储库，以永久保存并备份地球上珍贵的种子、植物、动物及微生物等生命形式的样本。
以下为翻译全文：
2016年秋季，挪威一座偏远山脉的永久冻土因气温急剧上升而融化，随之而来的洪水冲破了斯瓦尔巴全球种子库的入口隧道。这次事件发出了一个严峻的警示：即便是耗费巨资、旨在保障全球粮食供应的“末日方舟”种子库，也无法抵御气候变暖的威胁。
随着气候变化的关键阈值不断被突破，威胁种子库长久安全的风险也在不断攀升。这座种子库于2008年启用，作为全球超过130万份种子样本的“故障保险”机制，位于北极圈内的一个群岛。研究表明，该地区的变暖速度是全球平均速度的六倍。正是这些迫在眉睫的威胁，促使一支美国科学家团队在《生物科学》杂志上提出了一个宏大愿景：在月球上建立一个更为安全的新存储库，这一次不仅仅是为了存储种子，还包括植物、动物和微生物的样本。
“在自然历史博物馆，我们思考着要保存什么材料，在哪里保存，以及如何储存？”史密森尼国家自然历史博物馆的琳恩·帕伦蒂（Lynne Parenti）说道，她是该论文的共同作者。随着越来越多的物种因气候变化和栖息地丧失而面临灭绝威胁，帕伦蒂认为，现在是时候重新审视如何确保这些物种的未来存续了。除了斯瓦尔巴群岛，全球还有超过1750个基因库保存着物种样本，以备未来需要复活它们。帕伦蒂认为，仅依赖这些基因库，已经不足以提供足够的保险。
“月球是理想的存储地点，它偏远，远离地球上的各种灾难，”帕伦蒂表示，“如果我们能够实现这一构想，我们相信它会成功。”
拟议中的月球生物存储库将实现全自动化，无需人工干预，专门存储超低温下的冷冻细胞，生物活动将在这种条件下被暂停。这些冷冻细胞有望存活数百年，未来可以解冻并用于恢复DNA和整个生物群体。团队此前已经成功冷冻保存了星星虾虎鱼的活细胞，希望这些皮肤细胞有朝一日能够再生该种群。
论文的主要作者、帕伦蒂在史密森尼的同事玛丽·哈格多恩（Mary Hagedorn）说：“我一直在思考如何保护如斯瓦尔巴群岛种子库那样的被动生物存储设施，无需人工或能源维护即可持续保存种子。”然而，地球上没有任何地方能够维持零下196摄氏度或更低温度的存储环境，而这正是长期保存冷冻细胞的必要条件。因此，哈格多恩团队将目光投向了月球，那里某些区域的温度远低于地球。
如果这一构想能够实现，研究人员认为，月球存储库将为地球生态系统的生物多样性提供一份重要的保障，防范地球灾难的发生。
这一想法听起来像是科幻小说，但要实现它的挑战极为严峻——从如何确保存储样本中有足够的遗传多样性，以使地球上的物种得以重新繁衍，到长期冷冻细胞再生物种的可行性证据尚不充分，再到启动这一计划所需的巨额成本。哈格多恩的团队目前尚未对成本或时间表作出具体估算。
不过，几周前，该团队朝着实现这一愿景迈出了重要一步，扩大了研究团队的规模，哈佛与史密森天体物理中心的工程师加勒特·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，领导设计了将生物样本送往国际空间站进行实验的系统。将组织在低温下送往月球是一个相关但更具挑战性的任务。
菲茨帕特里克和他的团队首先专注于开发一项示范任务，将冷冻细胞送往国际空间站，以回答一个最重要的问题：“我们能否在整个任务阶段维持足够的温度范围，”菲茨帕特里克问道，“从发射载具集成到发射、到达月球、着陆、可能的存储，再到最终抵达目的地？”
“将低温样本送入太空并在月球表面维持其状态，这几乎是两个独立的工程难题，”菲茨帕特里克表示。
在月球上冷冻保存地球物种细胞的问题虽然是一项小众挑战，但令人惊讶的是，已经有一个竞争团队走在前面，进行了相关研究。
亚利桑那大学的一群工程师在杰坎·坦加（Jekan Thanga）教授的SpaceTREx实验室中设计了一套月球生物样本存储系统。该项目最初是学生探索月球熔岩管潜在用途的项目，这些熔岩管是在2010年代初发现的，被视为月球人类活动的理想避难所，亦可作为哈格多恩团队构想的生物储存库，即“月球方舟”。
熔岩管是在流动的岩浆外部凝固，而内部继续流动时形成的，最终留下了一个空洞。这种结构在地球上广泛存在，据推测也遍布于其他曾经有火山活动的星体地下，包括月球。行星科学家认为，这些月球熔融遗迹提供的天然屏障，可以有效保护宇航员、设备和生物样本免受太阳辐射、深空辐射以及超高速撞击的陨石威胁。
坦加团队设计了一套系统草图，计划利用太阳能电池板和电池供电，主动将熔岩管内部温度降至建造“月球方舟”所需的极低水平。这与哈格多恩团队的设想形成鲜明对比，后者希望利用月球的自然环境条件维持储存样本所需的低温。帕伦蒂解释道：“我们方案的核心理念是被动性。”她指出，过去有关月球存储设施的设想都需要人类维护，而他们的方案则力求避免这一点。
为实现样本的永久深度冷冻，他们建议在月球南极建立储存库，以利用那里陨石坑内特定区域的永久阴影，这些阴影区的温度可自然降至零下196摄氏度。在这种条件下，样本存储无需人员干预，仅通过遥控车和机器人即可维护。
理论上，这些极地阴影区是储存库的理想选址，然而坦加提出质疑：“我们对那里的具体情况尚不了解。”他提及NASA近期因技术难题而取消的一项南极探测任务，并强调：“这件事充满了讽刺意味。月球虽然距离地球很近，但可能是整个太阳系中环境最为极端的地方之一。”
然而，菲茨帕特里克对此持乐观态度，他认为NASA当前的月球探索计划将为深入研究极地阴影区提供宝贵机会，包括今年晚些时候执行的登陆俯瞰极地阴影山脊的任务。不过，坦加警告称，随着NASA对这些区域的探索，我们可能会进一步认识到在极端低温环境中生存和操作的挑战。
“在低温环境中作业绝非易事，”坦加解释道，“机械部件可能会表现异常，比如冻结或卡住。甚至在类似太空的真空环境中，中等寒冷条件下也可能出现‘冷焊’现象，即两块金属接触时发生粘合。”
坦加更倾向于在熔岩管内构建“月球方舟”，因为行星科学家认为这些熔岩管与地球上的类似结构相似，尽管温度更低，这为研究人员和工程师提供了预测和规划的依据。至于成本与时间表，坦加和哈格多恩的概念尚未最终确定。但坦加预计，一旦设计完成（可能需要数年），其建造与组装将比国际空间站更快更便宜。
尽管如此，最终建造“月球方舟”的成本可能会高达数十亿美元。对此，有些人认为这些资金或许更应投入到地球上更为稳妥的解决方案中。以斯瓦尔巴全球种子库为例，2016年的洪水虽然没有直接损害样本，但暴露了其故障安全保护能力的不足。建筑师承认，永久冻土融化等极端气候状况未纳入最初的设计规划中。但自那以后，已投入数百万美元进行预防措施的升级。
2019年，种子库入口隧道的墙壁进行了防水处理，移除了潜在的热源，并挖掘了排水沟以防止渗水。作物信托基金（Crop Trust）发言人表示，该设施“非常安全”。它位于交通便利的地点，配备现代化的冷却系统，能够维持零下18摄氏度的理想储存条件。种子库支持高频次的存取操作，且受到严密监控以确保安全。
该发言人进一步指出，气候变化对全球作物多样性和粮食安全的威胁，远远超过其对斯瓦尔巴全球种子库的直接风险。
作物信托基金执行董事斯特凡·施米茨（Stefan Schmitz）在谈到月球生物储存库提案时表示，该设想突显了保护和利用地球作物多样性的紧迫性。他指出：“我们今天建立的系统、学到的教训以及保护的种子，都是人类探索月球和其他星球的宝贵资源。现在，地球上的协作、合作和保护工作，确保了人类能够到达月球，甚至更远的地方。”
然而，对于坦加和哈格多恩而言，依赖现有系统已不足以应对气候变化、核战争等潜在灾难带来的大规模破坏风险。他们认为，“月球方舟”作为地球生命“备份副本”的安全存储方式，其重要性不言而喻。尽管在温度控制上存在主动与被动的区别，但两者的核心目标都是构建“月球方舟”以保护生命多样性。去年，坦加通过视频会议与史密森尼团队讨论了这一共同愿景。
面对关于成本高昂及方案可行性的质疑，哈格多恩和坦加均保持乐观，坚信只要政府给予明确支持，“月球方舟”的构想定能成为现实。哈格多恩以20世纪60年代美国总统的登月承诺为例，强调科技进步的力量足以应对当前计划所面临的挑战。（小小）