实验证明构建深层地下隧道可能是实现火星宜居性的关键所在

在北约克郡地表深处，地下隧道为研究人类如何在月球或火星上生活和活动提供了一个独特的机会。伯明翰大学（University of Birmingham）的研究人员在一个独特的研究环境中启动了"Bio-SPHERE"项目，该项目位于英国最深的矿区之一地下 1.1 公里处。该项目旨在探索如何在火星和月球上的苛刻条件下开展科学和医疗活动。

这是一系列新实验室设施中的第一个，这些设施计划用于研究人类在长期太空任务中如何工作和保持健康，这是确保在其他星球上执行任务连续性的关键要求。

该团队与布尔比地下实验室（Boulby Underground Laboratory）合作，布尔比地下实验室是一个 4000 立方米的地下深层设施，主要从事粒子物理学、地球科学和天体生物学研究，由科技设施委员会（英国研究与创新的一部分）管理，并得到布尔比矿山运营商英国国际矿业研究公司（ICL-UK）的支持。

Bio-SPHERE 项目位于布尔比实验室附近一个体积为 3000 立方米的隧道网络中，该隧道穿过 2.5 亿年前的岩盐矿床，由二叠纪泽希施泰因海（Zechstein Sea）遗留下来的蒸发岩层组成。这种地质环境以及深层地下位置使研究人员能够重现人类在月球和火星上类似洞穴中的工作条件。这包括地处偏远、获取新材料的途径有限，以及在移动重型设备时面临的挑战。

同时，得益于该深度所提供的超低辐射环境，该地点将使科学家们能够研究地下栖息地在保护太空人员免受深空辐射（这是太空探索中的一个重大风险）以及其他危险（如陨石碎片坠落，有可能损坏生命支持基础设施）方面的有效性。

作为 Bio-SPHERE（用于远征中的宜居性和极端环境研究的生物医学地表下舱）的一部分而开放的第一个设施，是以一个 3 米宽的模拟舱为基础的，专门用于测试准备治疗组织损伤的材料所需的生物医学程序。这些材料包括用于再生医学的复杂流体、聚合物和水凝胶，例如可用于伤口敷料或用于减轻损伤的填充物。

最近，《自然》（NPJ）杂志发表了一篇论文，介绍了这种栖息地的概念和设计。Bio-SPHERE 包括一系列无菌工作和材料处理功能，将这些模拟设施和有用的地质环境与邻近的物理和化学实验室设施结合在一起。

这种环境为模拟各种任务场景和开展前沿的跨学科科学研究提供了机会，从极端环境对生物和物理化学参数以及医疗基础设施的影响，一直到研究如何将环境压力、温度和地质等可用的"原位"资源用于栖息地建设。

伯明翰大学化学工程学院首席研究员亚历山德拉-约达切斯库（Alexandra Iordachescu）博士说："我们很高兴能与布尔比地下实验室出色的科学团队合作。这项新能力将有助于收集信息，为生命支持系统、设备和生物材料提供建议，这些系统、设备和材料可用于医疗急救和深空任务中受损后的组织修复。"

"这些类型的指标可以指导系统设计，并有助于评估在太空栖息地等孤立环境限制下生物工程操作的科学需求和可接受的时间范围。这些数据也可能为地球上的应用带来诸多益处，例如在偏远地区或危险环境中进行生物医学干预，以及更广泛地了解这些非理想环境中的生物医学工作流程。"

布尔比地下实验室主任兼高级科学家肖恩-帕林（Sean Paling）教授说："我们很高兴能与伯明翰大学的 Iordachescu 博士和团队合作开展这项令人兴奋的工作。人类在探索地球以外的栖息地方面面临的挑战显然很多，也很重大。Bio-SPHERE项目有望帮助回答在偏远的地下环境中建立可持续生活条件的一些关键后勤问题，从而为我们未来漫长、艰难而又令人兴奋的集体旅程做好必要的准备。这也是一个很好的例子，说明在深层地下科学设施中可以开展多种多样的科学研究，我们非常高兴能够主办这个项目。"