دراسة تكشف أن الشقوق القمرية المظللة قد تسمح للميكروبات الأرضية بالبقاء على قيد الحياة لمدة سبعة أيام

تُشير دراسة محاكاة جديدة إلى أن الكائنات الحية الدقيقة الأرضية التي تنقلها الرحلات الفضائية البشرية إلى سطح القمر يمكنها الصمود لمدة تصل إلى سبعة أيام من خلال الاحتماء داخل الشقوق المظللة في القطب الجنوبي للقمر. ووفقاً لما أوردته مجلة Discover Magazine، فإن النماذج الحاسوبية التي تحاكي الظروف البيئية للتضاريس القطبية للقمر تقترح أن الملاجئ المصغرة المظللة توفر حماية كافية من الإشعاع الشمسي الشديد فوق البنفسجي لتمديد بقاء الميكروبات بشكل كبير. ويسلط هذا الاكتشاف الضوء على التحديات الناشئة وسياسات الحماية الكوكبية في وقت تستعد فيه وكالات الفضاء والشركات التجارية لهبوط طواقم وحمولات بالقرب من القطب الجنوبي للقمر، حيث تُعد الفوهات المظللة بشكل دائم أهدافاً رئيسية في البحث عن الجليد المائي والمواد العضوية المتطايرة.

## Key facts - تُظهر المحاكاة الحاسوبية أن الميكروبات الأرضية يمكنها البقاء على قيد الحياة لمدة تصل إلى سبعة أيام في الشقوق المظللة بالقرب من القطب الجنوبي للقمر. - يُعد الإشعاع الشمسي المباشر فوق البنفسجي الآلية الأساسية التي تُعقم المواد البيولوجية المكشوفة على القمر بسرعة. - تعمل الميزات التضاريسية المجهرية، مثل الشقوق العميقة وظلال الصخور، كملاجئ مصغرة تحجب ضوء الشمس المباشر وتُعرض الميكروبات للفراغ والبرد القارس. - يُعد القطب الجنوبي للقمر منطقة الهبوط الرئيسية لبرنامج Artemis التابع لـ NASA والعديد من مركبات الهبوط القمرية الدولية والتجارية التي تبحث عن الجليد المائي. - تُنظم أطر الحماية الكوكبية الدولية، التي تشرف عليها Committee on Space Research (COSPAR)، مخاطر التلوث للأجرام السماوية.

## What happened استخدم الباحثون محاكاة حاسوبية متطورة لنمذجة كيفية تصرف البكتيريا والأبواغ الأرضية عند تعرضها للبيئة القاسية لسطح القطب الجنوبي للقمر. وركزت الدراسة على تقييم معدلات البقاء عبر تضاريس مصغرة متنوعة، ومقارنة السطوح المستوية المكشوفة المضاءة مباشرة بضوء الشمس بالبيئات المصغرة المحمية مثل الشقوق الصخرية الصغيرة وشقوق التربة القمرية (الريغوليث) والظلال المحلية.

ووفقاً لما أوردته Discover Magazine، كشفت النمذجة أنه في حين تُدمر المواد البيولوجية غير المحمية على سطح القمر بسرعة بفعل الإشعاع الشمسي فوق البنفسجي، فإن الميكروبات التي تهبط داخل الشقوق المظللة يمكنها الصمود في هذه البيئة لمدة تصل إلى سبعة أيام. وعلى سطح القمر المكشوف، يؤدي الضوء فوق البنفسجي غير المفلتر من الشمس إلى تفكيك الجزيئات العضوية وتمزيق الهياكل الخلوية خلال دقائق إلى ساعات. ومع ذلك، داخل الملاجئ المصغرة المظللة، ينخفض الإشعاع الشمسي بدرجة كبيرة أو يُحجب تماماً.

وأخذت المحاكاة في الاعتبار ضغوطاً بيئية متعددة موجودة في القطب الجنوبي للقمر، بما في ذلك الفراغ الشديد، والتقلبات الحرارية القاسية، والإشعاع الكوني. وعلى الرغم من أن هذه العوامل تخلق بيئة معادية للغاية، فإن غياب القصف المباشر بالأشعة فوق البنفسجية في المناطق المظللة يتيح لبعض السلالات البكتيرية والأبواغ المقاومة البقاء حية لفترة أطول بكثير مما كان يُعتقد سابقاً بالنسبة للمواد البيولوجية السطحية غير المحمية. وتُظهر النتائج أن الميزات التضاريسية المادية على المقاييس المجهرية والكبيرة تلعب دوراً حاسماً في تحديد الأثر البيولوجي الذي تتركه المركبات الفضائية الهابطة والأنشطة البشرية.

## Why it matters يحمل إثبات أن ميكروبات الأرض يمكنها البقاء على قيد الحياة لمدة تصل إلى أسبوع في ظلال القمر تداعيات مباشرة على الاستكشاف القمري المستقبلي، وأبحاث الأحياء الفلكية، وأنظمة الحماية الكوكبية. ومع عودة المهام البشرية إلى القمر من خلال برنامج Artemis التابع لـ NASA إلى جانب الوكالات الشريكة الدولية والمؤسسات التجارية الخاصة، ستدخل الأجسام البشرية، ومعدات دعم الحياة، وأنظمة إدارة النفايات، ومركبات الهبوط مواد بيولوجية أرضية حتماً إلى البيئة القمرية.

وإذا بقيت البكتيريا الأرضية على قيد الحياة في الملاجئ المصغرة المظللة حول مواقع الهبوط، فإنها تشكل خطر تلوث أمامي. وقد يقوم علماء الفضاء الذين يحاولون أخذ عينات من مواد سطح القمر أو رواسب الجليد في المناطق المظللة دائماً بجمع واكتشاف كائنات حية دقيقة مشتقة من الأرض عن غير قصد بدلاً من المركبات العضوية الأصيلة أو التوقيعات البيولوجية المحتملة. ويمكن أن يضر مثل هذا التلوث بالبيانات العلمية النقية ويؤدي إلى اكتشافات إيجابية خاطئة في التحليلات البيولوجية أو الكيميائية المستقبلية.

علاوة على ذلك، تُعقد هذه النتائج الامتثال لبروتوكولات الحماية الكوكبية التي وضعتها الهيئات الدولية مثل Committee on Space Research (COSPAR). وتاريخياً، صُنّف القمر ضمن متطلبات حماية كوكبية متساهلة نسبياً بناءً على افتراض أن الفراغ وتقلبات درجات الحرارة القاسية والإشعاع الشمسي فوق البنفسجي ستجعل أي ملوثات بيولوجية مُدخلة غير صالحة للحياة بسرعة. وقد يجبر إثبات أن الملاجئ المصغرة تسمح بالبقاء لمدة أسبوع وكالات الفضاء على إعادة تقييم معايير النظافة، وإجراءات التعقيم، ومسافات المناطق العازلة بين مركبات الهبوط والمواقع العلمية الحساسة، مما قد يرفع التكاليف التشغيلية قبل الإطلاق وتعقيد التصميم للمهام القمرية المستقبلية.

## The background ظهرت الحماية الكوكبية كأنشطة انضباطية رسمية في بداية عصر الفضاء خلال أواخر خمسينيات القرن الماضي. وتنص المادة التاسعة من معاهدة الفضاء الخارجي لعام 1967 على أن تُجري الدول الأطراف دراسات الفضاء الخارجي، بما في ذلك القمر والأجرام السماوية الأخرى، وتستكشفها لتجنب تلوثها الضار. وتحافظ Committee on Space Research (COSPAR)، التي أنشأها المجلس الدولي للعلوم عام 1958، على سياسة الحماية الكوكبية العالمية وتُحدثها، وتُصنف المهام الفضائية من Category I (الأقل خطورة، مثل المهام إلى المدارات الموجهة نحو الشمس) إلى Category V (الأعلى خطورة، مثل مهام إرجاع العينات من الأجرام التي يحتمل أن تكون مأهولة مثل Mars أو Europa).

خلال برنامج Apollo بين عامي 1969 و1972، طبقت NASA ضوابط أساسية للتلوث، على الرغم من أن التركيز الرئيسي ظل على التلوث العكسي—أي منع الكائنات الحية المحتمل خطورتها من خارج الأرض من إصابة كوكب الأرض. وخضعت العينات القمرية المعادة ورواد الفضاء من برنامج Apollo للحجر الصحي في البداية. وأكدت التحليلات المختبرية اللاحقة أن القمر يبدو خاملاً تماماً من أشكال الحياة، مما دفع الهيئات الدولية إلى وضع المركبات المدارية والمركبات القمرية الهابطة تحت متطلبات Category II. وتتطلب Category II توثيقاً بسيطاً للمسارات ونقاط التأثير المحتملة، مما يتطلب الحد الأدنى من ضوابط العبء البيولوجي قبل الإطلاق.

ومع ذلك، فإن الاهتمام بالمناطق القطبية للقمر قد غير تماماً المنظورات الأحياء الفلكية. وأكدت البيانات الصادرة عن المركبات الفضائية المدارية، بما في ذلك Lunar Reconnaissance Orbiter التابعة لـ NASA وChandrayaan-1 الهندية، وجود احتياطيات ضخمة من الجليد المائي المحتجز داخل المناطق المظللة دائماً (PSRs)—وهي فوهات في خطوط العرض القمرية العالية حيث تبقي زوايا ارتفاع الشمس المنخفضة أرضيات الفوهات الداخلية في ظلام دائم. وتعمل هذه المصائد الباردة في درجات حرارة منخفضة تصل إلى minus 246 degrees Celsius (minus 410 degrees Fahrenheit). ولأن هذه المصائد الباردة تحفظ المواد المتطايرة على مدى مليارات السنين، فإنها تشكل أرشيفات لا تُعوض لتاريخ النظام الشمسي المبكر.

في الوقت نفسه، أظهرت الكائنات الحية الأرضية محبة الظروف القاسية (extremophiles)—وهي كائنات حية دقيقة قادرة على البقاء في ظل الإشعاع المكثف والجفاف ودرجات الحرارة القاسية—صلابة ملحوظة في المختبرات الأرضية وعلى متن محطة الفضاء الدولية. وبقيت أبواغ Bacillus subtilis والأنواع المقاومة للإشعاع مثل Deinococcus radiodurans على قيد الحياة عند التعرض لفترات طويلة للفراغ والإشعاع عندما تكون محمية جزئياً من الأشعة الشمسية فوق البنفسجية المباشرة. ويقود اكتشاف أن التضاريس المجهرية في القطب الجنوبي للقمر يمكن أن توفر حماية مماثلة إلى ربط أبحاث الكائنات محبة الظروف القاسية المستندة إلى الأرض مباشرة بهياكل الهبوط القطبي القادمة.

## Reaction من المتوقع أن تثير النتائج التي نشرتها Discover Magazine نقاشاً نشطاً بين مسؤولي الدفاع الكوكبي، وعلماء الأحياء الفضائية، ومخططي المهام في وكالات الفضاء الدولية، بما في ذلك NASA وEuropean Space Agency (ESA) وJapan Aerospace Exploration Agency (JAXA). وتراجع الهيئات التنظيمية الرسمية، ولا سيما فريق COSPAR المعني بالحماية الكوكبية، الأدبيات العلمية الناشئة بانتظام لتحديد ما إذا كانت التصنيفات الحالية للحماية الكوكبية للمهام القمرية لا تزال كافية.

ومن المرجح أن يدعو العلماء المتخصصون في أخذ عينات الجليد القمري إلى فرض متطلبات تعقيم أكثر صرامة وحد أدنى لمسافات الابتعاد لمركبات الهبوط التي تعمل بالقرب من الفوهات المظللة دائماً. وعلى العكس من ذلك، قد يعرب مطورو مركبات الهبوط القمرية التجارية وموردو الرحلات الفضائية الخاصة عن قلقهم بشأن العبء الاقتصادي والفني لبروتوكولات النظافة المشددة. وغالباً ما يجادل مصنعو المركبات الفضائية بأن التخفيض الصارم للعبء البيولوجي—مثل التخفيض الميكروبي بالحرارة الجافة أو التعقيم الكيميائي—يطرح تكلفة إضافية وتعقيداً تشغيلياً كبيرين على العتاد التجاري، مما قد يؤدي إلى تأخير جداول الإطلاق. ومن المتوقع أن يقدم المجتمع العلمي مناقشات رسمية حول هذه المفاضلات خلال مؤتمرات علوم الكواكب القادمة والجمعيات العلمية لـ COSPAR.

## What we don't know yet في حين تثبت المحاكاة الحاسوبية أن البيئات المصغرة المظللة يمكنها حماية الميكروبات من الضوء فوق البنفسجي لمدة تصل إلى سبعة أيام، إلا أن العديد من الشكوك الرئيسية لا تزال قائمة. تتعامل النمذجة الحالية بشكل أساسي مع الحماية من الأشعة فوق البنفسجية الشمسية، لكن التأثيرات المركبة طويلة المدى للأشعة الكونية المجرة (GCRs) والأحداث الجسيمية الشمسية (SPEs) على الميكروبات المظللة لفترات تتجاوز أسبوعاً واحداً ليست محددة تماماً. إذ يمكن للإشعاع الأيوني عالي الطاقة أن يكسر سلاسل الحمض النووي (DNA) بمعزل عن التعرض للضوء.

بالإضافة إلى ذلك، فإن الأنواع الدقيقة للبكتيريا والفطريات الأكثر ترجيحاً للسفر على متن المركبات الفضائية البشرية والبقاء في هذه الملاجئ المصغرة المحددة لا تزال غير مؤكدة تحت الظروف القمرية الفعلية. ولا يمكن للمحاكاة المختبرية على الأرض إعادة إنتاج الجمع المتزامن بين كيمياء التربة القمرية (الريغوليث)، والارتفاع الكهرومغناطيسي للغبار، والفراغ الشديد، والبرد القارس، والإشعاع بالكامل. علاوة على ذلك، من غير المعروف ما إذا كان من الممكن إعادة توزيع الميكروبات المحمية في الشقوق عبر مناطق قمرية أوسع بفعل التفاعلات مع نفاثات الصواريخ أثناء هبوط المركبات الفضائية ومغادرتها، والتي تقذف غبار الريغوليث بسرعة عالية عبر مسافات شاسعة.

## What to watch ستشير التطورات الرئيسية في الأشهر والسنوات القادمة إلى كيفية تكيف وكالات الفضاء مع هذه النتائج. وسيرقب الباحثون الاجتماعات القادمة لفريق COSPAR المعني بالحماية الكوكبية لمعرفة ما إذا كانت هناك تحديثات رسمية مقترحة لإرشادات المهام القمرية من Category II، لا سيما فيما يتعلق بعمليات الهبوط المستهدفة بالقرب من القطب الجنوبي للقمر.

وسيتابع المراقبون أيضاً تحضيرات العتاد وبروتوكولات الحماية الكوكبية للمهام القمرية السطحية القريبة. وتشمل هذه مهمة Artemis III التابعة لـ NASA، المقرر أن تعيد البشر إلى منطقة القطب الجنوبي للقمر، بالإضافة إلى الحمولات الروبوتية المندرجة تحت مبادرة Commercial Lunar Payload Services (CLPS) التابعة لـ NASA. وتتضمن المؤشرات الإضافية نتائج تجارب التعرض المستمرة في المدار الأرضي المنخفض على متن محطة الفضاء الدولية، والاختبارات الأرضية في غرف البيئة المحاكاة للمناخات المصغرة لتربة القطب الجنوبي للقمر. وستشكل أي تحديثات لمراقبة العبء البيولوجي قبل الإطلاق لمركبات الهبوط التجارية التي تستهدف حواف فوهات القطب الجنوبي مؤشراً واضحاً على التعديلات التنظيمية.

يستند هذا التقرير إلى التغطية الأصلية التي نشرتها Discover Magazine.