探求地外宜居環(huán)境和生命訊號(hào)是天體生物學(xué)研究的核心科學(xué)問題，也是深空偵測(cè)的重要科學(xué)目標(biāo)。月球上的一些極端環(huán)境是公認(rèn)的舉辦天體生物學(xué)研究的理想實(shí)驗(yàn)區(qū)域。海平面之上20~100公里高度的月球臨近空間具有高幅射、低氣壓、低溫、干燥等極端環(huán)境條件中國(guó)天體物理，可在一定程度上類比現(xiàn)代火星的表面環(huán)境。探究生命在臨近空間的生存和適應(yīng)機(jī)制除了可以更好地認(rèn)識(shí)月球生命的生存極限，并且有助于理解地外生命可能的生存策略、生命星際傳輸、行星保護(hù)等前沿科學(xué)問題。
中國(guó)科大學(xué)地質(zhì)與月球化學(xué)研究所月球與行星化學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員林巍/何飛/魏勇與中科院教授潘永信等，聯(lián)合中科院空天信息創(chuàng)新研究院等，研發(fā)出我國(guó)首個(gè)基于高空汽球的臨近空間天體生物學(xué)綜合飛行實(shí)驗(yàn)平臺(tái)CAS-BAP（of-Borne），該平臺(tái)搭載了自主研發(fā)的無(wú)控溫生物曝露荷載（）、溫控生物曝露荷載（TC-）、原位生物搜集荷載（BANDS）、紫外波譜儀（UVS）等四類臨近空間原位和遙感荷載。自2019年，科研團(tuán)隊(duì)在內(nèi)蒙烏拉特右旗、青海大柴旦等地區(qū)先后施行了4次臨近空間飛行實(shí)驗(yàn)，在20-35公里高度成功驗(yàn)證了自主研發(fā)的各種荷載和飛行平臺(tái)，在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)了在臨近空間同時(shí)舉辦生物曝露研究、原位生物搜集和原位環(huán)境因子觀測(cè)，為臨近空間天體生物學(xué)研究提供了平臺(tái)和技術(shù)支撐（圖1）。
借助CAS-BAP平臺(tái)，在構(gòu)建交叉研究方式的基礎(chǔ)上，月球與行星化學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室地磁場(chǎng)與生物圈演變學(xué)科組博士劉佳與合作導(dǎo)師林巍等，聯(lián)合中科院國(guó)家空間科學(xué)中心、中國(guó)農(nóng)業(yè)學(xué)院等，舉辦了國(guó)際上首個(gè)趨磁病菌的臨近空間飛行實(shí)驗(yàn)（平飛高度23公里中國(guó)天體物理，圖2）。研究發(fā)覺，合成磁小體（細(xì)胞內(nèi)呈鏈狀排列、Fe3O4成份的納米級(jí)磁性顆粒）的趨磁真菌MSR-1經(jīng)過(guò)臨近空間環(huán)境曝露后仍有部份細(xì)胞可以存活，而不合成磁小體的菌種經(jīng)曝露后沒有檢查到存活細(xì)胞。進(jìn)一步研究顯示，臨近空間曝露后的存活生物樣品與實(shí)驗(yàn)室對(duì)照組相比，其磁小體的數(shù)目、尺寸、磁學(xué)性質(zhì)等均發(fā)生不同程度的變化。同時(shí)，基于原位檢測(cè)獲得的臨近空間紫外幅射數(shù)據(jù)，在實(shí)驗(yàn)室外舉辦了模擬紫外幅射環(huán)境的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。那些研究表明，細(xì)胞內(nèi)的磁小體納米鐵磁性顆粒有助于真菌抵擋臨近空間的高幅射極端環(huán)境，真菌細(xì)胞內(nèi)的生物礦化可成為微生物適應(yīng)類火星環(huán)境的一種策略。
基于高空汽球的臨近空間天體生物學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具有荷載重量大、發(fā)放和回收靈活等特性，可以與基于空間站的空間生命科學(xué)研究產(chǎn)生互補(bǔ)，并有望成為未來(lái)地外生命偵測(cè)（如金星大氣中生命訊號(hào)原位偵測(cè)等）的潛在手段。
日前，相關(guān)研究成果分別發(fā)表在和上。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類）“鴻鵠專項(xiàng)”、國(guó)家自然科學(xué)基金、地質(zhì)月球所、中科院青年創(chuàng)新推動(dòng)會(huì)等的支持。
論文鏈接：1、2
圖1.2021年云南省大柴旦地區(qū)HH-21-5飛行實(shí)驗(yàn)中臨近空間無(wú)控溫生物曝露荷載（左）和控溫生物曝露荷載TC-（右）在海拔35公里高度舉辦科學(xué)實(shí)驗(yàn)
圖2.臨近空間趨磁病菌的飛行實(shí)驗(yàn)示意圖
