Бактерии и грибки с Земли, оказавшиеся на Луне вместе с астронавтами, способны выживать в затемненных приполярных зонах на протяжении нескольких суток, а определенные виды — дольше недели. Такая ситуация увеличивает вероятность загрязнения проб, которые предполагается брать во время грядущих пилотируемых миссий. Какие именно микроорганизмы способны выдерживать лунные условия, каким образом они проникают на естественный спутник Земли и из-за чего исследователям предстоит пересмотреть подходы к научной работе, рассказывается в статье «Известий».

Бактерии и грибы способны выдерживать условия Луны

Микроорганизмы, ассоциированные с людьми, могут оставаться активными в отдельных точках лунной поверхности заметно дольше ожидаемого. Подобное заключение сделали представители NASA и Университета Мэриленда.

В рамках работы специалисты проанализировали, в каких условиях пять часто встречающихся земных микробов сохраняют жизнеспособность в районах полюсов Луны. Первоначально считалось, что вероятные подходящие зоны расположены в основном в постоянно затененных кратерах. Тем не менее расчеты продемонстрировали: такие места обнаруживаются почти во всех приполярных областях, включая территории, находящиеся далеко от зон вечной тени.

Данный результат не свидетельствует об открытии жизни на Луне или о возможности размножения доставленных микробов на ее поверхности. Утверждается лишь, что по расчетам они могут определенный период сохранять жизнеспособность в латентной форме.

И даже этого, возможно, хватит для влияния на итоги научных изысканий. Споры грибов, бактерии и обломки клеток могут перемешаться с пробами реголита, которые члены экспедиций затем привезут на Землю. Тогда исследователям окажется трудно понять, какие соединения существовали на Луне изначально, а какие появились из-за деятельности людей.

Пути попадания земных микробов на спутник

Люди ежедневно перемещают множество микробов на кожных покровах, волосах, одежде и технике. Как подсчитали в NASA, небольшой участок кожи, сопоставимый с карандашным ластиком, способен нести около миллиона бактерий. Исключить их проникновение в корабль или обитаемый отсек нельзя даже при очень жестких санитарных нормах.

Загрязнение поверхности Луны возможно через бортовые системы жизнеобеспечения, переходные шлюзы, аппаратуру для исследований, спускаемые модули и скафандры. Скафандры не обеспечивают полной герметичности: функционируя, они выпускают наружу определенное количество газов. Вместе с этими выбросами на грунт могут оседать микронные фрагменты кожи и микробы, связанные с человеком.

Помимо этого, бактерии, остающиеся внутри корабля, способны выходить наружу во время открывания люка или переноски аппаратуры. Существующие способы очистки уменьшают число микроорганизмов, но не гарантируют полной стерильности.

«Люди — прирожденные исследователи, и вместе с ними в космос отправляются их голоса, воспоминания и микробы», — отметил руководитель исследования, планетолог Центра космических полетов имени Годдарда NASA Прабал Саксена.

При подготовке автоматических станций NASA используют довольно строгие процедуры стерилизации. Некоторые узлы способны выдерживать нагрев свыше 200 градусов Цельсия, что позволяет уничтожать значительную часть микробов. Применять такие методы для скафандров, обитаемых модулей и техники, нужной человеку, невозможно. Следовательно, пилотируемые полеты всегда сопряжены с повышенной опасностью биологического загрязнения.

Причины повышенной опасности полярных зонСправка «Известий»

С 1969 по 1972 год экспедиции программы Apollo совершали посадки в областях, лежащих недалеко от лунного экватора. Там светило поднимается довольно высоко, из-за чего грунт облучается мощным ультрафиолетом. Такое излучение оперативно разрушает микроорганизмы и их ДНК.

Ранее ученые полагали, что земные микроорганизмы, возможно оставшиеся в зонах высадки Apollo, едва ли могли долго существовать. Но приполярные условия существенно иные, чем экваториальные.

Грядущие миссии с участием астронавтов предполагается отправлять к южному полюсу Луны. Этот регион привлекателен благодаря потенциальным залежам водяного льда на дне кратеров, находящихся в вечной тени. В будущем данные отложения способны стать источником воды, кислорода и ингредиентов ракетного горючего.

Те же природные особенности, благодаря которым лед способен не таять, формируют и более комфортную среду для микробов с Земли. Ось Луны почти не отклонена, поэтому в окрестностях полюсов солнце находится низко. Даже маленькие холмы, валуны, кромки кратеров и прочие элементы рельефа отбрасывают протяженные тени.

Подобные локации оказываются закрытыми от солнечного ультрафиолета, который признан основным сдерживающим фактором для проанализированных бактерий и грибков. Низкая температура и безвоздушная среда не всегда вызывают их мгновенную смерть. Заморозку широко используют для хранения биоматериала и на нашей планете, а ряд организмов может подолгу существовать в вакууме в покоящейся форме.

Методика поиска зон, пригодных для выживания

В процессе этой работы микробы на Луну не доставляли. Специалисты построили компьютерную модель, соединив итоги более ранних биологических тестов с детальными картами нагрева, ландшафта и освещения спутника.

Объектами исследования оказались бактерии Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus и Deinococcus radiodurans, грибок Aspergillus niger, называемый черной плесенью, а также отдельные представители рода Fusarium. Эти виды имеют широкое распространение среди людей, причем некоторые находили на борту Международной космической станции. Кроме того, они отличаются высокой стойкостью к неблагоприятным факторам.

В начале работы исследователи ознакомились с данными опытов о предельных дозах ультрафиолета и допустимых температурах для каждого организма. Опираясь на эти показатели, они вычислили границы выживания для всех видов.

Далее биологическую информацию сравнили с параметрами поверхности Луны. Сначала были построены карты обоих полюсов с масштабом приблизительно 60 м на пиксель. Затем детальнее проанализировали три вероятные зоны высадки участников экспедиций: уступ кратера Нобиле, Соединительный хребет и кромку кратера Де Герлах. На этой стадии разрешение выросло до 5 м на пиксель.

Освещенность определяли с помощью трассировки лучей. Этот алгоритм позволял принимать во внимание перемещение света Солнца, его отражение от соседних участков грунта и роль отдельных возвышений, уклонов и кратеров.

Прежние подходы опирались в основном на широту и считали поверхность Луны практически ровной. Вследствие этого мелкие, но значимые затененные территории могли быть не учтены.

«Ключевым для этого исследования стал учет неровностей и кратеров. Вопросы заключались в том, насколько хорошо рельеф Луны защищает отдельные районы от ультрафиолета и достаточно ли этой защиты, чтобы сохранить жизнь хотя бы одному из изученных организмов», — рассказал соавтор работы, сотрудник Университета Мэриленда Стефано Бертоне.

Черная плесень оказалась самой стойкой

Наименее стойкими в воссозданных лунных условиях считались бактерии Staphylococcus и Bacillus. Пригодные для них области представляли собой маленькие затененные местности вблизи краев кратеров. Чуть увереннее проявили себя Deinococcus и Fusarium.

Наибольшую живучесть в модели продемонстрировал грибок Aspergillus niger. Он повсеместно встречается в земных почвах, сырых зданиях, вентиляционных каналах и на разных материалах. Споры этого грибка обнаруживались и на МКС, а более ранние опыты подтверждали способность отдельных организмов этого рода переживать условия открытого космического пространства.

По отношению к суммарной дозе ультрафиолета Aspergillus niger способен превосходить изученные бактерии в десятки раз. Если сопоставлять его с грибками Fusarium, допустимая доза радиации выше почти в девять раз.

Расчеты указывают, что в летний период Aspergillus мог выживать на 2–9 процентах освещенных площадей изученных полярных территорий, а зимой — на 15–30 процентах. В некоторых локациях грибок способен оставаться активным, по оценкам, как минимум неделю.

Зоны, пригодные для его существования, нашлись во всех подробно рассмотренных местах предстоящей посадки. Причем некоторые располагались не только на дне кратеров с постоянной тенью, но и в областях, иногда освещаемых солнцем.

«Когда мы создали лунные карты, на которых фиолетовым, красным и синим цветами были обозначены районы выживания разных видов, нас удивило, насколько красочными они получились. После этого говорить, что на Луне ничто не способно выжить, уже сложно», — отметил Бертоне.

Выживание не означает колонизацию Луны

Сохранение жизнеспособности не равнозначно способности развиваться и давать потомство. Бактерии и грибковые споры в состоянии переждать сложные условия в обезвоженной либо спящей форме, однако для образования колоний им требуется соответствующий субстрат.

На лунном грунте пока не обнаружено подтвержденного набора условий, который позволил бы полноценно развиваться жизни земного типа. Там отсутствует устойчивая жидкая вода, а безвоздушная среда, облучение и сильные температурные колебания мешают нормальной активности биологических систем.

По этой причине настоящее исследование не подтверждает возможность разрастания плесени или самостоятельного размножения бактерий на Луне. Оно свидетельствует только о том, что определенные клетки способны не погибнуть немедленно, оказавшись в затененной области.

Угрозы загрязнения для будущих экспедиций

Микробы с нашей планеты могут нарушить поиски органики, исследования водного прошлого и определения химического состава реголита. Наиболее уязвимыми станут пробы, содержащие очень малые количества биоматериала. Даже незначительное число привнесенных клеток либо их частиц способно изменить результаты лабораторных анализов.

Особую важность представляют образцы из зон вечной тени, которые могли оставаться почти нетронутыми на протяжении миллионов или миллиардов лет. В них могут содержаться данные о раннем периоде Солнечной системы, источниках воды и органики, занесенной на Луну астероидами и кометами.

Когда начнутся систематические пилотируемые визиты, будет труднее выделить фоновый состав этих мест на фоне последствий пребывания людей. Поэтому исследователи настаивают на необходимости получить базовую информацию об окружающей среде прежде, чем возведут обитаемые станции и прочие объекты инфраструктуры.

Сложности возможны даже во время одной миссии. Если участник полета пересечет какую-то область, а через некоторое время возвратится туда для сбора пробы, в грунте окажутся бактерии, попавшие туда из его скафандра ранее.

При подобных обстоятельствах профессионалам следует принимать во внимание маршруты членов миссии, момент взятия образцов и положение возможных источников загрязнения. Схемы стойкости микроорганизмов способны помочь в определении приоритетных мест отбора реголита и очередности работы.

«Нам необходимо понимать, что находилось там до нашего прибытия. Когда мы отправимся на Марс искать признаки жизни за пределами Земли, мы захотим убедиться, что не привезли обнаруженные организмы с собой», — заявил специалист NASA по контролю загрязнения лунных образцов Эндрю Нидэм.

Луна в роли естественной научной лаборатории

Исследователи воспринимают занос земной микробиоты не исключительно как опасность. Приполярные участки Луны могут превратиться в естественный испытательный стенд для изучения реальных границ стойкости бактерий и грибков.

Точно смоделировать в земных лабораториях единство вакуума, холода, излучения и специфичного светового режима крайне непросто. Намеренное размещение микроорганизмов на поверхности Луны позволит выяснить сроки их выживания и применяемые защитные стратегии.

В перспективе специалисты собираются увеличить точность своих моделей, получить детальную информацию об особенностях рельефа и включить в список больше типов организмов. Кроме того, необходимо установить, как на сохранность микробов влияют лунная пыль, космическое облучение и пребывание внутри зерен породы.

Эти сведения способны оказаться полезными и для будущих поездок на Марс. Но слепо применять результаты к Красной планете невозможно. Марс окружен атмосферой, располагается дальше от Солнца, а радиационный фон, давление и температура там сильно отличаются от лунных.

Вместе с тем сам подход к построению карт возможного выживания допустимо приспособить для условий Марса. Ключевая цель подобных работ — выработать умение различать возможные признаки внеземной биологической активности и микроорганизмы, привезенные аппаратами и людьми.