移民火星後需要一趟一趟往火星搬葡萄酒和酸奶嗎？

當人類踏足火星開始殖民時，人類並非來到這顆紅色星球上的唯一外來生物，蟑螂、老鼠、虱子、蒼蠅、蚊子和螞蟻這六種生物因為其超強的生命力最有可能和人類一起登陸火星。另外，還有一些參加未來火星任務的「宇航員」體型非常小，甚至肉眼幾乎無法看到，但它們卻發揮著無法替代的重要作用。載人火星任務需要庇護所、可呼吸的空氣、衣服、食物、藥品、能源、廢物處理以及其他服務。其中，許多需求都可通過活體微生物來滿足。

人類已經利用生物技術數千年，包括用它們編製衣服和建造房屋。但是要想在火星上繼續利用這些技術，依然讓人覺得有點兒沒底。將來，火星上或需要的物資並非完全從地球上輸送，宇航員們將可以利用微生物在火星上現場製造。某些細菌可利用火星上有限的資源支撐起聚居地的簡單生態系統，甚至可以幫助小型植物生長。這些微生物可以製造氧氣和處理廢物，還可以用於生產有用的材料，幫助開採金屬等。我們必須充分利用能在火星上找到的任何資源，這就需要生物學的鼎力相助。

火星曾有生命存在？

火星屬於可居住環境，這意味著攜帶微生物用於尋找火星上的土著生命十分危險。如果事實證明火星上的確存在生命，但卻受到人類和地球微生物污染而滅絕，那將是個巨大災難。如果這些微生物隨後被宇航員發現，將會帶來巨大混亂，因為我們無法確認它們到底是否屬於火星生命。為此，當我們決定利用微生物在火星上維持生存時，必須確保我們不會「污染」火星。

執行火星任務時，安全和衛生要求要比執行月球或小行星任務嚴格得多，因為這些小天體上絕不可能存在生命。可是火星環境適合生命存在，我們必須採取更加保守的措施。儘管目前還沒有如何治理火星的計劃，也沒有任何完美答案。如果有人想要將微生物送上火星，目前還無法做到。

地球生命能在火星上生存嗎？

從技術上說，我們已經將生命送上了火星。當我們發射探測器並在它們離開地球軌道時，儘管我們已經盡了最大努力為它們消毒，但依然無法保證百分百消滅了微生物。問題是，這些微生物是否有機會在火星上倖存下來。然而有科學家認為，微生物不可能「污染」火星，或在紅色星球上繁衍下來，因為火星上的生存條件極度惡劣。

低重力環境（火星重力只有地球的38%）可能不會對地球微生物造成太大影響，可是微生物需要足夠的陽光進行光合作用，可是火星上十分寒冷，其地表平均溫度為零下60多攝氏度。此外，火星上空氣稀薄，大氣壓僅相當於地球的1%。地球上有磁場可以保護生命不受輻射影響，但火星上卻沒有。火星上比地球更加乾燥，大部分表面不可能存在液態水。

許多微生物可進入休眠狀態維持生存，因此地球上的微生物可能被吹到受保護地區或被埋起來。如果它們能在岩石下發現生存之道，它們就可能在極度寒冷和有輻射的情況下生存下來。但是它們必須從空氣中提取水分子，或依靠其他方法得到水。在很久前火山岩漿形成的火星洞穴中，就有可能存在熱水和更厚的大氣層。火星上另一個可能的生命庇護所就是火星極冰中的液態水滴。

一般情況下，這不太可能發生，因為在這些情況下，地球上的微生物已經被殺死了。可是，我們也無法排除它們倖存下來的可能性。儘管火星表面環境惡劣，但誰也不能低估地球微生物的生存能力。地球微生物不太可能「佔領」火星，但它們的確有可能在上面存活下來，至少短期內可行。

在火星上建個小動物園？

數十億年前，名為藍藻的微生物為地球生命誕生奠定了基礎。在植物出現很久之前，藍藻就可以釋放出氧氣，作為光合作用的副產物。地球上富含氧氣的大氣層為生命誕生提供了完美的詮釋，這種情況也可能在其他星球上發生。宇航員們也可以在火星上利用藍藻製造有用的材料，支持其他有價值的微生物和植物。我們已經依靠微生物為我們提供了許多美味食物，比如葡萄酒、乳酪、酸奶以及其他重要服務。它們還可幫助我們製作食物、藥物，處理垃圾廢物。所有這些有用的益處都可以在火星上重現，就像地球上那樣。

在火星上利用微生物製造產品，可以大大減少我們需要從地球上輸送物資的壓力。畢竟擺脫地球引力是非常昂貴的，發射1罐可樂的成本就需要1萬美元。而這還僅僅是將其送入地球軌道，送上火星的成本更高。可是，微生物的重量非常輕，也容易被帶上火星。它們可以複製、分裂，並像地球上的植物和藻類那樣利用太陽能。這些微生物可被釋放到火星上已經存在的水、礦物以及大氣中。你可以利用藍藻製造材料，開始製造所有塑料物品。

特定的微生物可被用於製造食物、氧氣、燃料，或被用於處理垃圾廢物，或為植物或人類提供營養成分。微生物還可幫助分解岩石，提取有用金屬。在混合了其他成分時，有些微生物還能將火星灰塵粘合起來，用以製作能夠建造房屋的材料。

如果宇航員想要在火星上建造花園，微生物也能提供巨大幫助。在劃定範圍內，植物將受到保護，免受輻射影響，還可獲得水分、水溶培養液或肥沃的土壤。微生物可以改變火星上的元素，以便其適合植物生長。宇航員可以種植用於食用和釋放氧氣的植物。此外，種植植物還能為人類提供巨大的心理好處，比如國際空間站上的宇航員會通過照料植物調節心理。

動物通常佔據的資源和空間都相當大，為此早期火星殖民的宇航員不太可能帶著它們。但是小型動物可能成為早期的太空居民，比如蠶、魚以及貝類等。

改造更好的微生物

我們攜帶的任何植物或微生物都不必在惡劣的火星表面掙扎求存，宇航員們需要為它們建造防護措施應對火星乾燥、寒冷、低溫環境。正是由於要面對比地球上更惡劣的環境，微生物才更需要基因改造。如果發生意外，微生物依賴的設備出現故障，它們可能需要面臨極端環境，而適應性越強的微生物所需的保護成本就越低。越能夠在接近火星的惡劣環境中茁壯成長，你需要為它們提供的保護就越少，同時「重現」地球環境的成本也越低。

經過基因改造後，微生物可以更有效地執行人類賦予的使命，甚至扮演全新的角色。我們可以將大自然看作巨大的基因硬體店，你可以將某些東西從貨架上取下，然後放在有機體內。這種改造過的微生物可被宇航員用於製造定製工具、智能織物甚至可更換的器官。

這種技術已有先例，比如抗瘧疾藥物青蒿素。青蒿素是從青蒿植物中提取的，但需要改造基因的酵母幫助。輪胎製造商和生物科技公司也需要使用酵母製造橡膠，而非直接從樹上得到橡膠。目前，科學家們已經注意到在羽毛、指甲、頭髮以及皮膚中發現的角蛋白。微生物通過基因改造也可以產生角蛋白，並可以預先設定的形狀列印。想像下，如果你時刻擁有這種結構強、重量輕、柔韌的材料，在太空中該是多麼方便！

或許將來，微生物還能通過產生氧氣和改造土壤，幫助我們徹底改造火星地表環境。這意味著，將來生命或許能在火星表面生存。我們不希望人們認為我們正送諾亞方舟上火星，直到我們將火星大氣改造得足夠厚，足以維持液態水和更高氣壓的環境，我們才會談及將動物送上火星。但那可能需要很多年的努力，而將微生物送上火星充當生命支持者則是更可行的目標。

如何送微生物上火星？

首先，我們要對地球極端環境中生存的微生物進行普查，比如沙漠、深海煙囪以及北冰洋等。與此同時，天體生物學家們正在地球上尋找與火星環境最相似的地方，並在探索土著生命在火星上生存的可能方式。這些研究也可以確定，我們可以攜帶哪些微生物前往火星。我們將挑選已經存在的微生物，研究它們的極限，以及如何利用它們。

科學家們已經將岩石中的微生物送往低地軌道，看它們在太空船外的表現。返回地球後，特殊的艙室也可用來模擬火星環境，包括溫度、氣壓、氣候以及輻射等。當這些微生物的抗性得到證實時，科學家們必須找出如何使用它們，比如占最少的重量發揮最大的功用。歐洲航天局正嘗試利用微生物處理和回收人類廢物和植物的非食用部分。科學家們也在考慮宇航員在火星基地中如何使用這些微生物，比如利用藍藻幫助種植植物。

美國宇航局正考慮在2030年左右將人類送上火星，天體生物學家們正在挑選我們未來的火星微生物同伴。我們正在了解這些微生物，以及如何更好地使用它們。當人類最終前往火星時，它們準備好隨同人類太空探險嗎？