Подготовка пилотируемых полётов на Марс связана не только с разработкой новых космических кораблей и систем жизнеобеспечения. Не менее важной задачей становится защита самой марсианской среды от случайного загрязнения земными микроорганизмами и обеспечение безопасности экипажа. Новое исследование показывает, что некоторые бактерии, прибывшие с Земли, могут оказаться значительно более устойчивыми к марсианским условиям, чем предполагалось ранее.
Учёные выяснили, что хотя ни один известный земной микроорганизм не способен одновременно выдержать весь комплекс экстремальных факторов, характерных для поверхности Марса, отдельные опасности — сильную радиацию, низкие температуры, обезвоживание и окислительную среду — многие виды переносят достаточно успешно. Более того, некоторые из них способны ослаблять иммунную систему человека, что приобретает особое значение во время длительных космических экспедиций.
Почему проблема биологического загрязнения так важна
С самого начала исследований Марса действует принцип планетарной защиты.
Его цель заключается в решении сразу двух задач.
Первая — не допустить переноса земных микроорганизмов на другие небесные тела.
Вторая — исключить возможность попадания потенциальных внеземных организмов на Землю при возврате образцов.
Если земные бактерии случайно окажутся на Марсе и смогут выжить, это создаст сразу несколько серьёзных проблем.
Во-первых, они могут изменить естественную среду Красной планеты.
Во-вторых, в будущем станет значительно сложнее определить, являются ли найденные микроорганизмы действительно марсианскими или были случайно занесены людьми.
Почему Марс считается крайне враждебной средой
Современный Марс значительно отличается от Земли.
На его поверхности действуют сразу несколько неблагоприятных факторов:
- очень низкие температуры;
- разрежённая атмосфера;
- практически полное отсутствие жидкой воды;
- интенсивное ультрафиолетовое излучение;
- высокий уровень космической радиации;
- сильное обезвоживание;
- присутствие химически активных соединений, включая перхлораты.
Каждый из этих факторов способен серьёзно повреждать живые клетки.
Именно поэтому долгое время считалось, что земные микроорганизмы практически не имеют шансов на выживание.
Новое исследование показало более сложную картину
Авторы работы проанализировали большое количество научных данных о различных видах бактерий, известных своей высокой устойчивостью к экстремальным условиям.
Оказалось, что многие микроорганизмы способны успешно переносить отдельные марсианские опасности.
Например, некоторые бактерии обладают высокой устойчивостью к:
- высушиванию;
- холоду;
- сильному ультрафиолетовому излучению;
- воздействию ионизирующей радиации;
- химически агрессивной среде.
Однако пока не найден ни один организм, который одновременно выдерживал бы полный набор всех факторов, действующих на поверхности Марса.
Именно сочетание экстремальных условий остаётся главным естественным барьером.
Особую роль играют бактериальные споры
Некоторые микроорганизмы способны переходить в особое состояние покоя.
При этом они образуют чрезвычайно устойчивые структуры — споры.
В таком состоянии бактерии могут переживать:
- длительное отсутствие воды;
- сильное охлаждение;
- недостаток питательных веществ;
- воздействие радиации.
Именно споровые формы считаются одной из главных проблем при стерилизации космических аппаратов.
Даже после тщательной обработки небольшое количество подобных микроорганизмов может сохраняться на оборудовании.
Космос уже доказал удивительную живучесть бактерий
За последние десятилетия было проведено множество экспериментов за пределами Земли.
Некоторые микроорганизмы успешно выдерживали воздействие открытого космоса в течение длительного времени, особенно если находились внутри защитных материалов или под тонким слоем пыли.
Подобные результаты показывают, что отдельные виды бактерий обладают значительно большей устойчивостью, чем считалось ещё несколько десятилетий назад.
Однако условия открытого космоса и поверхность Марса всё же отличаются друг от друга, поэтому полностью переносить результаты таких экспериментов нельзя.
Почему будущие колонисты сами могут стать источником проблемы
Полностью избавиться от микроорганизмов невозможно.
Организм человека содержит огромное количество бактерий.
Они постоянно находятся:
- на коже;
- в дыхательных путях;
- в кишечнике;
- на одежде;
- внутри жилых модулей.
Даже при строгом соблюдении санитарных требований часть микроорганизмов неизбежно будет попадать в окружающую среду.
Поэтому специалисты заранее изучают вероятность их выживания за пределами герметичных баз.
Ещё одной важной частью исследования стала оценка влияния космических условий на здоровье человека.
Многочисленные эксперименты показывают, что во время длительных космических полётов иммунная система может работать менее эффективно.
Причинами считаются:
- микрогравитация;
- повышенный уровень радиации;
- психологический стресс;
- длительная изоляция;
- изменение режима сна;
- особенности питания.
Если одновременно некоторые земные бактерии сохраняют жизнеспособность, риск возникновения инфекций может увеличиваться.
Почему это особенно важно для экспедиций на Марс
Полёт к Марсу займёт многие месяцы.
После посадки экипаж окажется вдали от медицинской помощи Земли.
В подобных условиях даже относительно неопасная инфекция может создать серьёзные проблемы.
Поэтому разработчики будущих экспедиций уделяют большое внимание микробиологической безопасности.
Необходимо не только защитить самих астронавтов, но и предотвратить распространение микроорганизмов за пределами жилых модулей.
Как решается проблема планетарной защиты
Перед запуском космических аппаратов проводится их многоступенчатая очистка.
Используются различные методы:
- химическая стерилизация;
- термическая обработка;
- ультрафиолетовое обеззараживание;
- контроль чистоты помещений;
- постоянный микробиологический мониторинг.
Особенно строгие требования применяются к аппаратам, которые отправляются в районы Марса, потенциально пригодные для существования воды.
Именно там вероятность сохранения микроорганизмов считается наиболее высокой.
Может ли жизнь существовать под поверхностью Марса
Хотя поверхность планеты остаётся крайне неблагоприятной, некоторые исследователи считают, что более защищённые условия могут существовать под грунтом.
Даже несколько метров почвы способны значительно ослаблять воздействие ультрафиолетового излучения и космической радиации.
Если там присутствуют запасы льда или периодически образуется жидкая вода, подобные области становятся наиболее перспективными для поиска возможной древней или современной марсианской жизни.
Именно поэтому загрязнение таких районов земными бактериями считается особенно нежелательным.
Исследование помогает готовиться к будущим межпланетным полётам
Полученные результаты не означают, что земные микроорганизмы способны свободно колонизировать Марс. Напротив, совокупность экстремальных условий по-прежнему представляет для них чрезвычайно серьёзное препятствие. Однако работа показывает, что отдельные факторы марсианской среды многие бактерии способны переносить значительно лучше, чем считалось ранее.
Для будущих пилотируемых миссий это означает необходимость ещё более тщательного соблюдения принципов планетарной защиты, постоянного контроля микробиологической обстановки внутри космических кораблей и разработки новых методов стерилизации оборудования. Такие исследования позволяют заранее оценить возможные риски и сделать будущие экспедиции к Марсу более безопасными как для людей, так и для самой Красной планеты.
Источники:
Статья создана по материалам UniverseToday.com
