一项最新研究指出，未来月球着陆任务在点火和着陆过程中释放的甲烷尾气，可能在极短时间内扩散至月球两极最寒冷、也是科学价值最高的永久阴影区，从而“污染”那里保存了数十亿年之久、与地球生命起源相关的化学线索。模型显示，甲烷分子从一极跃迁到另一极用时不到两个“朔望月”，且最终约有一半会沉积在两极冷陷区内，直接与被视为“原初化学档案馆”的古老冰层相混杂。

该研究刊登于《地球物理研究杂志：行星》上，由欧洲航天局（ESA）行星防护官西尔维奥·西尼巴尔迪和物理学家弗朗西丝卡·派瓦等人主导，聚焦一个核心问题：在政府、商业公司和各类组织掀起新一轮登月热潮之际，人类活动是否正在无意间改写、甚至抹去月球上关于生命起源的关键证据。研究团队认为，在制订登月任务方案时，必须把“月球环境与科学档案的保护”纳入行星防护范畴，否则大量宝贵的原始信息可能在未来几十年内就被人类自己“覆盖”。

科学界一直高度重视月球两极的永久阴影区，这些终年不受阳光直射的撞击坑被认为封存了来自数十亿年前彗星和小行星撞击所带来的冰以及有机物，可能包括“前生物有机分子”，即在合适条件下能够演化为生命最早构件的化学物质。由于地球上长期的地质活动和侵蚀几乎抹消了这类远古化学记录，月球这些极寒区域就成了追溯生命化学起点的天然实验室，一旦被现代尾气成分掺入，就可能掩盖原本极其微弱而珍贵的信号。

为评估污染风险，派瓦和同事构建了一个高精度数值模型，以欧洲航天局“Argonaut”月球着陆器为案例，模拟其在月球南极着陆时，尾气中作为主要有机成分的甲烷在月表的迁移和沉积行为。与此前针对水分子迁移的研究不同，这一模型首次系统地考虑了有机分子在月球超稀薄环境中的运动，同时纳入太阳风、紫外辐射等因素对甲烷分布和寿命的影响，因此更贴近实际任务场景。

模拟结果表明，着陆阶段释放的甲烷分子会像“弹跳的小球”一样在月面上做弹道式飞行，几乎不受大气阻力，只在重力作用下一跳一落地跨越巨大的距离。在阳光加热与阴影冷却交替作用下，这些分子可以在不到两个朔望月内从南极“跳”到北极，并在约七个朔望月（相当于地球上的近七个月）内，有超过半数的尾气甲烷被“冷陷”在两极低温区，其中约 42%沉积在南极、12%沉积在北极。

令研究人员感到意外的是这一过程的时间尺度——在短短一周左右（月球日尺度）内，分子就能实现从一极到另一极的全球性扩散，这意味着几乎不存在完全安全、不产生远程污染的着陆点。派瓦指出，在近乎真空的月球表面，甲烷分子并不会像在地球大气中那样频繁碰撞散射，而是沿着简单的抛物线轨迹在日照区被加热、在阴影区被冷却并逐步被捕获，使得“任何一次着陆都在向整个月球环境输入外源物质”。

不过，研究也认为，人类仍有一定空间减缓这一趋势，例如优先选择较冷的着陆区域，可能在一定程度上把尾气限制在较小范围内，或通过任务设计减少燃烧产生的有机污染物排放。西尼巴尔迪提出的一个设想是，未来可以重点研究尾气分子是否仅沉积在永久阴影冰层表面而不深入内部，如果能确认“污染层”只是覆盖于表面，那么科学探测可以通过钻取更深层样本来绕开人类活动的干扰。

两位研究者都强调，有必要在更多模型和未来实地测量的支持下，对不同种类分子的行为进行系统评估，而不仅限于甲烷。派瓦计划进一步研究来自航天器本体的其他潜在污染源，例如涂料、橡胶等材料释放的分子，这些成分同样可能被冷陷在极地，为解析原始有机物带来额外噪声。

在地球，人类已经为南极和国家公园等区域建立了防止污染和过度开发的专门法规，而研究人员认为，月球的科学和环境价值丝毫不逊于这些受保护地区。西尼巴尔迪呼吁，将类似的保护思路尽早引入登月规划之中，并在即将到来的任务上搭载必要的监测仪器，“一边探索，一边校验模型”，否则人类可能在真正读懂月球“生命起源档案”之前，就先把它们无意间抹去。

编译自/ScitechDaily