新研究發出警告：月球著陸器尾氣甲烷或污染生命起源線索

一項最新研究指出，未來月球著陸任務在點火和著陸過程中釋放的甲烷尾氣，可能在極短時間內擴散至月球兩極最寒冷、也是科學價值最高的永久陰影區，從而“污染”那里保存了數十億年之久、與地球生命起源相關的化學線索。模型顯示，甲烷分子從一極躍遷到另一極用時不到兩個“朔望月”，且最終約有一半會沉積在兩極冷陷區內，直接與被視為“原初化學檔案館”的古老冰層相混雜。

該研究刊登于《地球物理研究雜志：行星》上，由歐洲航天局（ESA）行星防護官西爾維奧·西尼巴爾迪和物理學家弗朗西絲卡·派瓦等人主導，聚焦一個核心問題：在政府、商業公司和各類組織掀起新一輪登月熱潮之際，人類活動是否正在無意間改寫、甚至抹去月球上關于生命起源的關鍵證據。研究團隊認為，在制訂登月任務方案時，必須把“月球環境與科學檔案的保護”納入行星防護范疇，否則大量寶貴的原始信息可能在未來幾十年內就被人類自己“覆蓋”。

科學界一直高度重視月球兩極的永久陰影區，這些終年不受陽光直射的撞擊坑被認為封存了來自數十億年前彗星和小行星撞擊所帶來的冰以及有機物，可能包括“前生物有機分子”，即在合適條件下能夠演化為生命最早構件的化學物質。由于地球上長期的地質活動和侵蝕幾乎抹消了這類遠古化學記錄，月球這些極寒區域就成了追溯生命化學起點的天然實驗室，一旦被現代尾氣成分摻入，就可能掩蓋原本極其微弱而珍貴的信號。

為評估污染風險，派瓦和同事構建了一個高精度數值模型，以歐洲航天局“Argonaut”月球著陸器為案例，模擬其在月球南極著陸時，尾氣中作為主要有機成分的甲烷在月表的遷移和沉積行為。與此前針對水分子遷移的研究不同，這一模型首次系統地考慮了有機分子在月球超稀薄環境中的運動，同時納入太陽風、紫外輻射等因素對甲烷分布和壽命的影響，因此更貼近實際任務場景。

模擬結果表明，著陸階段釋放的甲烷分子會像“彈跳的小球”一樣在月面上做彈道式飛行，幾乎不受大氣阻力，只在重力作用下一跳一落地跨越巨大的距離。在陽光加熱與陰影冷卻交替作用下，這些分子可以在不到兩個朔望月內從南極“跳”到北極，并在約七個朔望月（相當于地球上的近七個月）內，有超過半數的尾氣甲烷被“冷陷”在兩極低溫區，其中約 42%沉積在南極、12%沉積在北極。

令研究人員感到意外的是這一過程的時間尺度——在短短一周左右（月球日尺度）內，分子就能實現從一極到另一極的全球性擴散，這意味著幾乎不存在完全安全、不產生遠程污染的著陸點。派瓦指出，在近乎真空的月球表面，甲烷分子并不會像在地球大氣中那樣頻繁碰撞散射，而是沿著簡單的拋物線軌跡在日照區被加熱、在陰影區被冷卻并逐步被捕獲，使得“任何一次著陸都在向整個月球環境輸入外源物質”。

不過，研究也認為，人類仍有一定空間減緩這一趨勢，例如優先選擇較冷的著陸區域，可能在一定程度上把尾氣限制在較小范圍內，或通過任務設計減少燃燒產生的有機污染物排放。西尼巴爾迪提出的一個設想是，未來可以重點研究尾氣分子是否僅沉積在永久陰影冰層表面而不深入內部，如果能確認“污染層”只是覆蓋于表面，那么科學探測可以通過鉆取更深層樣本來繞開人類活動的干擾。

兩位研究者都強調，有必要在更多模型和未來實地測量的支持下，對不同種類分子的行為進行系統評估，而不僅限于甲烷。派瓦計劃進一步研究來自航天器本體的其他潛在污染源，例如涂料、橡膠等材料釋放的分子，這些成分同樣可能被冷陷在極地，為解析原始有機物帶來額外噪聲。

在地球，人類已經為南極和國家公園等區域建立了防止污染和過度開發的專門法規，而研究人員認為，月球的科學和環境價值絲毫不遜于這些受保護地區。西尼巴爾迪呼吁，將類似的保護思路盡早引入登月規劃之中，并在即將到來的任務上搭載必要的監測儀器，“一邊探索，一邊校驗模型”，否則人類可能在真正讀懂月球“生命起源檔案”之前，就先把它們無意間抹去。

編譯自/ScitechDaily