隨著全球氣候變遷的加劇，地球上的生物多樣性正面臨前所未有的威脅，即便是被譽為「末日方舟」的全球種子庫也難以倖免於極端天氣的衝擊。為了應對這一緊迫挑戰，美國科學家提出了一個大膽的設想：在月球上建立一個全新、更堅固的生物樣本儲存庫，永久保存並備份地球上珍貴的種子、植物、動物和微生物等生命形式的樣本。

以下為翻譯全文：

2016年秋季，挪威一座偏遠山脈的永久凍土因氣溫急劇上升而融化，隨之而來的洪水沖破了斯瓦爾巴全球種子庫的入口隧道。這次事件發出了一個嚴峻的警示：即便是耗資巨資、旨在保障全球糧食供應的「末日方舟」種子庫，也無法抵禦氣候暖化的威脅。

隨著氣候變遷的關鍵閾值不斷被突破，威脅種子庫長久安全的風險也不斷攀升。這座種子庫於2008年啟用，作為全球超過130萬份種子樣本的「故障保險」機制，位於北極圈內的一個群島。研究表明，該地區的暖化速度是全球平均速度的六倍。正是這些迫在眉睫的威脅，促使一支美國科學家團隊在《生物科學》雜誌上提出了一個宏大願景：在月球上建立一個更安全的新儲存庫，這次不僅僅是為了儲存種子，還包括植物、動物和微生物的樣本。

「在自然歷史博物館，我們思考著要保存什麼材料，在哪裡保存，以及如何儲存？」史密森尼國家自然歷史博物館的琳恩·帕倫蒂（Lynne Parenti）說道，她是該論文的共同作者。隨著越來越多的物種因氣候變遷和棲息地喪失而面臨滅絕威脅，帕倫蒂認為，現在是時候重新審視如何確保這些物種的未來存續了。除了斯瓦爾巴群島，全球還有超過1750個基因庫保存物種樣本，以備未來需要復活它們。帕倫蒂認為，只依賴這些基因庫，已經不足以提供足夠的保險。

“月球是理想的存儲地點，它偏遠，遠離地球上的各種災難，”帕倫蒂表示，“如果我們能夠實現這一構想，我們相信它會成功。”

擬議中的月球生物儲存庫將實現全自動化，無需人工幹預，專門儲存超低溫下的冷凍細胞，生物活動將在這種條件下暫停。這些冷凍細胞有望存活數百年，未來可以解凍並用於恢復DNA和整個生物群。團隊先前已經成功冷凍保存了星星蝦虎魚的活細胞，希望這些皮膚細胞有一天能再生該族群。

論文的主要作者、帕倫蒂在史密森尼的同事瑪麗·哈格多恩（Mary Hagedorn）說：「我一直在思考如何保護如斯瓦爾巴群島種子庫那樣的被動生物儲存設施，無需人工或能源維護即可持續保存種子。因此，哈格多恩團隊將目光投向了月球，那裡某些區域的溫度遠低於地球。

如果這個構想能夠實現，研究人員認為，月球儲存庫將為地球生態系統的生物多樣性提供一個重要的保障，防範地球災難的發生。

這個想法聽起來像是科幻小說，但要實現它的挑戰極為嚴峻——從如何確保儲存樣本中有足夠的遺傳多樣性，以使地球上的物種得以重新繁衍，到長期冷凍細胞再生物種的可行性證據尚不充分，再到啟動此計劃所需的巨額成本。哈格多恩的團隊目前尚未對成本或時間表作出具體估算。

不過，幾週前，團隊朝著實現這個願景邁出了重要一步，擴大了研究團隊的規模，哈佛與史密森天體物理中心的工程師加勒特·菲茨帕特里克（Garret Fitzpatrick）等人加入其中。菲茨帕特里克曾在NASA工作，領導設計了將生物樣本送往國際太空站進行實驗的系統。將組織在低溫下送往月球是一個相關但更具挑戰性的任務。

菲茨帕特里克和他的團隊首先專注於開發一項示範任務，將冷凍細胞送往國際太空站，以回答一個最重要的問題：「我們能否在整個任務階段維持足夠的溫度範圍，」菲茨帕特里克問道，“從發射載具整合到發射、到達月球、著陸、可能的存儲，再到最終抵達目的地？”

「將低溫樣本送入太空並在月球表面維持其狀態，這幾乎是兩個獨立的工程難題，」菲茨帕特里克表示。

在月球上冷凍保存地球物種細胞的問題雖然是一項小眾挑戰，但令人驚訝的是，已經有一個競爭團隊走在前面，進行了相關研究。

亞利桑那大學的一群工程師在傑坎·坦加（Jekan Thanga）教授的SpaceTREx實驗室中設計了一套月球生物樣本儲存系統。該項目最初是學生探索月球熔岩管潛在用途的項目，這些熔岩管是在2010年代初發現的，被視為月球人類活動的理想避難所，亦可作為哈格多恩團隊構想的生物儲存庫，即「月亮方舟」。

熔岩管是在流動的岩漿外部凝固，而內部繼續流動時形成的，最終留下了一個空洞。這種結構在地球上廣泛存在，據推測也遍布其他曾經有火山活動的星體地下，包括月球。行星科學家認為，這些月球熔融遺跡提供的天然屏障，可以有效保護太空人、設備和生物樣本免受太陽輻射、深空輻射以及超高速撞擊的隕石威脅。

坦加團隊設計了一套系統草圖，計劃利用太陽能電池板和電池供電，主動將熔岩管內部溫度降至建造「月球方舟」所需的極低水平。這與哈格多恩團隊的設想形成鮮明對比，後者希望利用月球的自然環境條件來維持儲存樣本所需的低溫。帕倫蒂解釋：「我們方案的核心理念是被動性。」她指出，過去有關月球儲存設施的設想都需要人類維護，而他們的方案則力求避免這一點。

為實現樣本的永久深度冷凍，他們建議在月球南極建立儲存庫，以利用那裡隕石坑內特定區域的永久陰影，這些陰影區的溫度可自然降至零下196攝氏度。在這種條件下，樣本儲存無需人員幹預，僅透過遙控車和機器人即可維護。

理論上，這些極地陰影區是儲存庫的理想選址，然而坦加提出質疑：「我們對那裡的具體情況尚不了解。」他提及NASA近期因技術難題而取消的一項南極探測任務，並強調：“這件事充滿了諷刺意味。月球雖然距離地球很近，但可能是整個太陽系中環境最極端的地方之一。”

然而，菲茨帕特里克對此持樂觀態度，他認為NASA目前的月球探索計畫將為深入研究極地陰影區提供寶貴機會，包括今年稍後執行的登陸俯瞰極地陰影山脊的任務。不過，坦加警告稱，隨著NASA對這些區域的探索，我們可能會進一步認識到在極端低溫環境中生存和操作的挑戰。

「在低溫環境中作業絕非易事，」坦加解釋道，「機械部件可能會表現異常，例如凍結或卡住。甚至在類似太空的真空環境中，中等寒冷條件下也可能出現’冷焊’現象，即兩塊金屬接觸時發生黏合。

坦加更傾向於在熔岩管內建造“月球方舟”，因為行星科學家認為這些熔岩管與地球上的類似結構相似，儘管溫度更低，這為研究人員和工程師提供了預測和規劃的依據。至於成本與時間表，坦加和哈格多恩的概念尚未最終確定。但坦加預計，一旦設計完成（可能需要數年），其建造與組裝將比國際太空站更快更便宜。

儘管如此，最終建造「月球方舟」的成本可能會高達數十億美元。對此，有些人認為這些資金或許更應投入地球上較為穩健的解決方案。以斯瓦爾巴全球種子庫為例，2016年的洪水雖然沒有直接損害樣本，但暴露了其故障安全保護能力的不足。建築師承認，永久凍土融化等極端氣候狀況未納入最初的設計計畫。但自那以後，已投入數百萬美元進行預防措施的升級。

2019年，種子庫入口隧道的牆壁進行了防水處理，移除了潛在的熱源，並挖掘了排水溝以防止滲水。作物信託基金（Crop Trust）發言人表示，該設施「非常安全」。它位於交通便利的地點，配備現代化的冷卻系統，能夠維持攝氏零下18度的理想儲存條件。種子庫支援高頻次的存取操作，且受到嚴密監控以確保安全。

發言人進一步指出，氣候變遷對全球作物多樣性和糧食安全的威脅，遠遠超過對斯瓦爾巴全球種子庫的直接風險。

作物信託基金執行董事 Stefan Schmitz在談到月球生物儲存庫提案時表示，該設想突顯了保護和利用地球作物多樣性的緊迫性。他指出：「我們今天建立的系統、學到的教訓以及保護的種子，都是人類探索月球和其他星球的寶貴資源。現在，地球上的協作、合作和保護工作，確保了人類能夠到達月球，甚至更遠的地方。

然而，對於坦加和哈格多恩而言，依賴現有系統已不足以應對氣候變遷、核戰等潛在災難所帶來的大規模破壞風險。他們認為，「月球方舟」作為地球生命「備份副本」的安全儲存方式，其重要性不言而喻。儘管在溫度控制上存在主動與被動的區別，但兩者的核心目標都是建立「月球方舟」以保護生命多樣性。去年，坦加透過視訊會議與史密森尼團隊討論了這個共同願景。

面對關於成本高及方案可行性的質疑，哈格多恩和坦加均保持樂觀，堅信只要政府給予明確支持，「月球方舟」的構想定能成為現實。哈格多恩以1960年代美國總統的登月承諾為例，強調科技進步的力量足以應付當前計畫所面臨的挑戰。