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水熊能否在太空撞击中存活?825米/秒高速撞击下仍能复原!

2021-05-21 09:08 前瞻网   

 

水熊能否在太空撞击中存活?825米/秒高速撞击下仍能复原!

为了知道类似缓步动物的生物是否能在太空的特定条件下生存,以便限制我们在太阳系中找到外星生命的地点和方式,以及我们如何避免污染它。科学家们用枪发射缓步动物,看看它们能否在太空撞击中存活。

缓步动物,一种微小的无脊椎动物,也被称为水熊和苔藓小猪,在全球无处不在,在陆地和水生态系统中几乎无处不在。这些微小的生物能够在一些疯狂的环境中生存下来。

当环境变得恶劣时,水熊会变干,重新调整身体,进入假死状态——也就是所谓的脱水状态——长达数年,听起来是不是很像“三体人”的脱水。你几乎可以将之置于任何环境:冰冻的温度、零氧、高压、空间的真空、宇宙辐射,甚至被煮沸。

这些“坚不可摧”的顽强生物在2019年登上了全球头条,当时一艘载着它们的宇宙飞船坠毁在月球上,引发了人们对这些水熊能否在我们的卫星上生存的猜测。

自然而然地也提出了一些有趣的问题。缓步动物能在多大的撞击下存活?答案可能会对天体生物学产生影响,包括生源说模型,该模型认为生命可以通过小行星和彗星撞击行星分布在整个宇宙中。

它还能告诉我们缓步动物在月球或火星火卫一等地生存的可能性有多大,这些地方可能分别受到地球和火星喷出物的影响,可能携带着微生物。

最后,它可以帮助我们测量从木卫二和土卫二等冰冷海洋世界喷射出来的盐水柱中,类缓步动物生物的存活率。

因此,来自英国肯特大学的天体化学家亚历桑德拉·特拉帕斯和天体物理学家马克·波切尔设计了一个实验来找出答案。

波切尔专门研究超高速撞击,其实验室有一种两级光气枪,采用两步过程来加速弹丸。首先是火药,然后是一种轻气体,如氢气或氦气,在快速加压下,被用来达到每秒8公里(5英里)的速度。

研究人员将两到三只水生缓步动物Hypsibius dujardini放入若干尼龙弹底板中,冷冻后使其进入冬眠状态,即“发酵桶”。

然后把这些弹底板装进枪内,在真空室中以每秒0.556到1.00公里的速度向沙粒目标射击。

然后将沙粒目标倒入一个水柱中隔离缓步动物,然后将它们分离并观察,以确定它们需要多长时间才能从桶状态中恢复过来。作为对照,20只缓步动物被冻住,没有被枪射出来。

所有控制的缓步动物在大约8或9小时后恢复。被撞击的缓步动物存活了下来,其撞击速度高达每秒825米;但它们花了更长的时间才复原,这表明是内部损伤。第二次速度更快,901米/秒,但导致了缓步动物被压碎。(这仍然高于许多手枪的枪口速度。)

研究人员在论文中写道:“在每秒0.825公里的镜头中,可以看到完整的缓步动物,但在高速镜头中,只能看到缓步动物的碎片。”

“因此,在开始致命高速后不久,随着撞击速度的增加,缓步动物也被身体分解了。”

这表明,撞击速度的存活率阈值介于这两个数字之间,相当于1.14吉帕的冲击压力——这对它们的撞击存活率造成了一些严重的限制。

虽然这项研究没有直接回答迟缓动物在月球撞击后是否存活的问题,但我们确实知道,从航天器接收到的最终数据显示,垂直速度为134.3米/秒,水平速度为946.7米/秒。

一些从地球上喷射出来的物质,由陨石撞击而起,然后在缓步动物的生存能力范围内撞击月球。所以…缓步动物有可能在那次航行中幸存下来。

对于火卫一来说,情况更为严峻:据估计,来自火星的物质以每秒1到4.5公里的速度撞击火卫一;而且,即使有缓步动物存活下来,强烈的太阳和宇宙辐射也会让它们活不了多久。

这项研究发表在《天体生物学》杂志上。

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责任编辑: 4126TJ

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