吸收辐射的真菌能够充当宇航员防护罩吗?

就在1991年轰动全球的切尔诺贝利灾难发生五年后,人们在被伽马射线淹没的废弃反应堆的墙上找到了一种黑色真菌的生长痕迹。它们在如此高辐射的极端环境下的生存能力引发了人类的好奇。人们提出了多种猜想,其中最引人瞩目的话题就是人类在进行长期的深空旅行时如何有效的屏蔽。真菌吸收辐射的能力能够充当防护罩保护宇航员安全吗?

在地球上,地球强大的磁层可以保护我们免受最致命的辐射形式 —— 太阳耀斑和来自遥远的银河宇宙射线产生的辐射,这些辐射流会穿过太阳系。在距离地球408公里的国际空间站上,宇航员会受到更高水平的辐射,但由于距离地球足够近,他们仍然会受到一些屏蔽,并可以在轨道上停留长达一年。

但对于那些需要远行的宇航员来说,情况就不一样了,比如去月球,或者某天去火星。未来的深空旅行者将需要带上自己的防护装置 —— 或者,就像一项新研究所指出的那样,在旅途中种植自己的辐射防护罩。

实际上,在一年的时间里,地球上的普通人平均受到大约6.2毫西弗的辐射剂量,而国际空间站(ISS)上的宇航员,平均受到大约相当于144毫西弗的辐射剂量。如果是在为期三年的火星任务中,经过一年后,一名宇航员就已经积累了大约400毫西弗的剂量。

根据这项研究在本月早些时候发表的论文,一种在高辐射环境中能茁壮生长的特殊类型的真菌 —— 球孢枝孢菌(Cladosporium sphaerospermum)可能会在太空中的宇航员周围形成一个活的辐射屏障。这种真菌不仅能阻挡辐射,还能利用辐射生长,通过一种叫做辐射合成的过程:它从辐射中吸收能量,就像大多数植物通过光合作用从阳光中吸收能量一样。

这些喜欢辐射的真菌一般会在地球上极端的地方生存,比如乌克兰的切尔诺贝利核电站。在太空中它们也一样。2019年,研究人员将一些真菌空运到国际空间站,观察它在30天内的生长情况,并测量通过它的辐射量,并与没有真菌的对照样本进行比较。

实验表明,1.7 mm厚的菌床下的辐射水平比对照样本低2.17%。不仅如此,这种真菌的生长速度还比在地球上快了约21%,这意味着,这种真菌为宇航员提供保护的能力,实际上会随着任务持续时间的延长而变得更加强大。

但是,现在对这种真菌在太空旅行中的实际应用过于兴奋还为时过早。研究小组估计,在火星上,为了将辐射水平降低到与地球相似的水平,需要在栖息地上覆盖一层2.3米厚的放射性合成真菌。把栖息地埋在3米深的火星土(风化层)下也可以达到同样的效果。尽管如此,针对通常被认为是工程挑战的生物解决方案的潜力,是一种独特的方法,并且可能会证明是卓有成效的。

在不久的将来,宇航员将依赖于更普通的解决方案。在太阳耀斑事件的情况下,应急计划包括躲在宇宙飞船的货物中:宇航员和传入辐射之间的质量越大,他们就越安全。即将于明年发射的未载人的阿尔忒弥斯 1 号任务正在测试一种防护背心,旨在最大限度地减少佩戴者受到的辐射剂量。

其实就在切尔诺贝利灾难发生后就有研究发现一种新型隐球菌的真菌不仅在高辐射环境中存活了下来,甚至还“主动”朝着辐射生长,就像被辐射吸引了一样。正是由于含有大量的黑色素才使得这些新型隐球菌具备吸收致命辐射射线的能力。同时,这些真菌能将吸收的辐射设想转化为其他化学能量,正如植物通过光合作用将二氧化碳和叶绿素转化为氧气和葡萄糖一样。人类在当时就开始尝试利用这种特性来保护空间中的宇航员。

虽然到目前为止,这些解决方案并不理想。要保证未来宇航员的安全,还有很多工作要做。然而真菌的这种特性具有潜在的重大意义,有理由相信在相当长的时间内这项研究必将继续吸引科学家们的广泛关注。