探求地外宜居環(huán)境和生命訊號是天體生物學研究的核心科學問題，也是深空偵測的重要科學目標。月球上的一些極端環(huán)境是公認的舉辦天體生物學研究的理想實驗區(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)機制除了可以更好地認識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、行星保護等前沿科學問題。
中國科大學地質(zhì)與月球化學研究所月球與行星化學院重點實驗室研究員林巍/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)出我國首個基于高空汽球的臨近空間天體生物學綜合飛行實驗平臺CAS-BAP（of-Borne），該平臺搭載了自主研發(fā)的無控溫生物曝露荷載（）、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，科研團隊在內(nèi)蒙烏拉特右旗、青海大柴旦等地區(qū)先后施行了4次臨近空間飛行實驗，在20-35公里高度成功驗證了自主研發(fā)的各種荷載和飛行平臺，在國際上率先實現(xiàn)了在臨近空間同時舉辦生物曝露研究、原位生物搜集和原位環(huán)境因子觀測，為臨近空間天體生物學研究提供了平臺和技術(shù)支撐（圖1）。
借助CAS-BAP平臺，在構(gòu)建交叉研究方式的基礎(chǔ)上，月球與行星化學院重點實驗室地磁場與生物圈演變學科組博士劉佳與合作導師林巍等，聯(lián)合中科院國家空間科學中心、中國農(nóng)業(yè)學院等，舉辦了國際上首個趨磁病菌的臨近空間飛行實驗（平飛高度23公里中國天體物理，圖2）。研究發(fā)覺，合成磁小體（細胞內(nèi)呈鏈狀排列、Fe3O4成份的納米級磁性顆粒）的趨磁真菌MSR-1經(jīng)過臨近空間環(huán)境曝露后仍有部份細胞可以存活，而不合成磁小體的菌種經(jīng)曝露后沒有檢查到存活細胞。進一步研究顯示，臨近空間曝露后的存活生物樣品與實驗室對照組相比，其磁小體的數(shù)目、尺寸、磁學性質(zhì)等均發(fā)生不同程度的變化。同時，基于原位檢測獲得的臨近空間紫外幅射數(shù)據(jù)，在實驗室外舉辦了模擬紫外幅射環(huán)境的對比實驗。那些研究表明，細胞內(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實驗平臺具有荷載重量大、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研究產(chǎn)生互補，并有望成為未來地外生命偵測（如金星大氣中生命訊號原位偵測等）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)略性先導科技專項（A類）“鴻鵠專項”、國家自然科學基金、地質(zhì)月球所、中科院青年創(chuàng)新推動會等的支持。
論文鏈接：1、2
圖1.2021年云南省大柴旦地區(qū)HH-21-5飛行實驗中臨近空間無控溫生物曝露荷載（左）和控溫生物曝露荷載TC-（右）在海拔35公里高度舉辦科學實驗
圖2.臨近空間趨磁病菌的飛行實驗示意圖
