2019年2月22日，數(shù)十萬以色列人的目光都望向了遙遠的太空。

他們的月球探測器“創(chuàng)世紀(jì)”號（Beresheet）即將登上月球，一旦成功，以色列將成為繼美國、蘇聯(lián)和中國后第四個在月球上軟著陸的國家。

這是世界上第一個私人資助的月球著陸器，由以色列非營利機構(gòu) SpaceIL 和以色列航空工業(yè)公司（IAI）運營。不僅如此，它還是有史以來執(zhí)行登月任務(wù)最小也最便宜的航天器。

起初，一切都非常順利。然而，就在距離預(yù)定著陸時間十分鐘左右，一系列技術(shù)故障出現(xiàn)了。

首先是創(chuàng)世紀(jì)號上的恒星追蹤器出了問題，導(dǎo)致工程師無法確定其在太空中的方向。其次，這個“經(jīng)濟適用型”著陸器上唯一的一臺電腦，在執(zhí)行任務(wù)時莫名其妙地不斷重啟。最終，在邊重啟邊降落的情況下，創(chuàng)世紀(jì)號以超過 3000 千米/小時的速度撞向了月球。

所有人都曾對創(chuàng)世紀(jì)號寄予厚望。他們甚至還在著陸器上放了一個“月球圖書館”（Lunar Library），它由25層40微米厚的鎳箔組成，滿載著人類文明。前4層由納米光刻技術(shù)刻蝕了三千萬頁文檔和照片的微縮圖像；后21層是光盤母版，存儲了超過100GB的壓縮文件。

“月球圖書館”隸屬于一個非營利組織——方舟使命基金會（Arch Mission Foundation），他們一直致力于在太陽系內(nèi)和周圍建立多個人類知識的存儲倉庫。

月球圖書館。圖片來源：Arch Mission Foundation

此時，心灰意冷的 SpaceIL 成員們并不知道，就在方舟使命基金會將“月球圖書館”交付給他們的幾周前，基金會的創(chuàng)始人諾瓦·斯皮瓦克（Nova Spivack）突然決定，無論如何，一定要在“月球圖書館”里加入一些DNA樣本。

大自然用樹脂形成的琥珀保存數(shù)億年前的地球生物，受此啟發(fā)，方舟使命基金會的科學(xué)家和工程師決定用環(huán)氧樹脂做成“人造琥珀”。

他們把斯皮瓦克和其他 24 個人的毛囊、血液樣本，以及一些圣地的生物樣本（如印度的菩提樹）和脫水的水熊蟲混合進樹脂，薄薄地添加到每層鎳箔之間，又在包裹“月球圖書館”的高溫絕緣膠帶上灑了幾千只脫水的水熊蟲。

于是，這些水熊蟲隨著墜毀的創(chuàng)世紀(jì)號落到了月球上。

眾所周知，水熊蟲是一種生存能力極強的生物，不僅能耐受接近絕對零度（-273°C）的低溫和高達 151°C 的高溫，還能在真空和輻射等極端環(huán)境條件下生存。

斯皮瓦克毫不在意地說，這些水熊蟲“什么也算不上，不過是來自地球的詩意‘簽名’”?？扇藗冞€是開始擔(dān)憂，本沒有生命的月球就要被這種“地表最強生物”污染了。

從美國月球勘測軌道器（LRO）拍攝的照片來看，墜毀的創(chuàng)世紀(jì)號直接把月球表面砸出了一個坑。

雖然科學(xué)家早已知道，水熊蟲在高達7.5GPa的液體靜壓強（hydrostatic pressure）下也能存活，但畢竟這次是和著陸器一起從空中墜落。在撞擊月球表面的瞬間，水熊蟲承受的是極高的擊波壓強（shock pressure）。它真的能活下來嗎？

創(chuàng)世紀(jì)號墜毀前后，相應(yīng)位置月球地表的照片。圖片來源：NASA

讓水熊蟲飛一會兒

帶著這樣的疑問，英國肯特大學(xué)（University of Kent）的團隊開始做實驗，研究水熊蟲能否耐受這樣高強度的沖擊。他們打算用氣槍將子彈射向沙子，模擬水熊蟲乘坐創(chuàng)世紀(jì)號撞擊月球的場景。

不過，研究人員用的可不是我們在體育比賽中見到的氣手槍或氣步槍，而是一種特殊的二級輕氣槍。普通的氣槍子彈速度通常不會超過500米/秒，但肯特大學(xué)的這臺二級輕氣槍，射速可以在 0.3 千米/秒到 7.5 千米/秒間任意調(diào)節(jié)。

為了模擬宇宙中不同天體的環(huán)境，研究人員還能用液氮將子彈靶向的目標(biāo)冷卻到 100K （約-173°C），或是加熱到 1000K （約727°C）。用這樣高級的氣槍發(fā)射體長不過1毫米的水熊蟲，可真算得上是“大炮打蚊子”了。

當(dāng)然，這樣的高級玩意用起來很是費勁，一天最多只能發(fā)射兩枚子彈。

肯特大學(xué)的二級輕氣槍。圖片來源：原論文

接下來，水熊蟲就要進“彈倉”了。

研究人員首先貼心地給水熊蟲喂食了礦泉水和苔蘚，然后將這些吃飽喝足的小家伙放進空心尼龍子彈的底部。這些子彈裝滿了水，每枚子彈中有2～3只水熊蟲。這樣，當(dāng)子彈撞向沙地時，每只水熊蟲都會受到均勻的沖擊。

隨后，工作人員將這些子彈放進冰箱，冷凍了48小時。在這種情況下，水熊蟲會進入一種名為“tun”的冬眠狀態(tài)：它們的身體會脫水，收縮成一個看上去沒有生命跡象的小球，新陳代謝降低到正常水平的0.1%。不過，一旦解凍，它們又能在8～9小時內(nèi)恢復(fù)活性。

“突！突！”一枚又一枚載著水熊蟲的子彈筆直地射向幾米外的沙地。研究人員測試了從 0.5 千米/秒到 1.0 千米/秒間六種不同的射擊速度，對應(yīng)的峰值擊波壓強從 0.61 GPa到 1.31 GPa不等。

每次射擊完后，研究人員都會把埋有子彈的沙子倒入水中，用浮選法除去沙子，繼而觀察水熊蟲的恢復(fù)情況。

結(jié)果顯示，當(dāng)子彈的射出速度不高于0.7千米/秒（對應(yīng)峰值擊波壓強0.86GPa）時，所有的水熊蟲都會慢慢蘇醒；可當(dāng)射擊速度達到0.8千米/秒（對應(yīng)峰值擊波壓強1.01GPa），就只有60%的水熊蟲能恢復(fù)活力；一旦子彈速度達到0.9千米/秒（對應(yīng)峰值擊波壓強1.14GPa），水熊蟲不僅無一生還，甚至還變成了碎片。

而且，所有經(jīng)歷過這場測試的水熊蟲，都要比正常同類多花好幾倍的時間，才能從“tun”狀態(tài)中恢復(fù)過來。

測試前后的水熊蟲。圖a、b：測試前的水熊蟲；圖c：測試后成功恢復(fù)的水熊蟲；圖d：測試中撞成碎片的水熊蟲（圖片來源：原論文）

創(chuàng)世紀(jì)號的金屬框架撞擊月球表面時，產(chǎn)生的擊波壓強會遠遠超過1.14GPa。想來，這些水熊蟲小小的身體一定受到了大大的震撼。

“我們可以確認它們無法幸存”，這項研究的參與者之一，亞歷杭德拉·特拉斯帕斯（Alejandra Traspas）給創(chuàng)世紀(jì)號上的水熊蟲們出具了“死亡證明”。

生命從何而來，去往何處

公元前5世紀(jì)，古希臘哲學(xué)家阿那克薩哥拉提出，生命遍布整個宇宙，由太空塵埃、流星等攜帶到各處，這一假說又被稱為胚種論（panspermia）。

由于這直接涉及到生命的起源，許多科學(xué)家都在研究，生命能否通過隕石成功地轉(zhuǎn)移到地球，以及地球上的生命是否會隨著地球碎片落戶他處。

曾有研究認為，地球受到劇烈撞擊時產(chǎn)生的碎片，速度足以飛到月球。計算結(jié)果顯示，這種碎片撞擊月球的平均垂直速度達 1.3 千米/秒，峰值擊波壓強超過 2GPa ，已經(jīng)超過了水熊蟲能耐受的強度。

看來，“地表最強生物”大概是無法通過這種方式定居月球了。

肯特大學(xué)的研究團隊還曾用同樣的二級輕氣槍，將冷凍的酵母孢子加速到接近氣槍的速度上限——7.4千米/秒，這樣垂直入射水中的孢子要承受大約43GPa的峰值擊波壓強。

研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)，部分酵母居然能重新生長繁衍。雖然，在這種極端情況下，酵母孢子的存活率只有 0.001% 。但相比于 0.9 千米/秒下撞擊就會變成碎片的水熊蟲， 1.0 千米/秒下撞擊的酵母孢子還能有 50% 的存活率，也非常令人驚嘆了。

然而，如果想要探究生命能否在天體間轉(zhuǎn)移，除了撞擊月球時的峰值擊波壓強外，還有很多其他因素需要考慮。

例如，地球受到劇烈撞擊時的壓強是否過大，以及這種撞擊是否產(chǎn)生了生命無法耐受的高溫等。因此，哪怕是再強大的生命體，經(jīng)受這樣的重重考驗后還要存活下來，恐怕依舊是一件很難的事。

生命的起源確如“神跡”一般。雖然科學(xué)一次次地告訴我們，地球生命來源于其他星球的可能性微乎其微，但我們依然可以抱有美好的幻想：或許，那些乘坐“過山車”飛上月球的水熊蟲們，正做著甜甜的夢。

可愛的水熊蟲。圖片來源：Wikimedia Commons

參考資料

[1]https://davidson.weizmann.ac.il/en/online/sciencepanorama/what-happened-beresheet

[2]https://static1.squarespace.com/static/5c3bcbd5e17ba3597ea81282/t/5cbde30b6e9a7f176344d8a1/1555948311129/Overview+of+the+Lunar+Library.pdf

[3]https://en.wikipedia.org/wiki/Arch_Mission_Foundation

[4]https://www.wired.com/story/a-crashed-israeli-lunar-lander-spilled-tardigrades-on-the-moon/

[5]https://www.archmission.org/technologies

[6]https://www.archmission.org/spaceil

[7]https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-94-007-1896-8_12

[8]https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2020.2405

[9]https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705817343333?via%3Dihub

[10]https://www.science.org/content/article/hardy-water-bears-survive-bullet-impacts-point

[11]https://en.wikipedia.org/wiki/Panspermia

[12]https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103512004447?via%3Dihub