Ученые СПбГУ: Бактериальные споры способны пережить падение из космоса

Математики Санкт-Петербургского государственного университета создали модель, которая описывает нагрев спор бактерий при движении в атмосфере.

Расчёты показали, что споры земных бактерий, которые попадают в околоземное пространство из-за техногенной деятельности, и гипотетических внеземных бактерий могут выдержать нагрев при входе в атмосферу Земли. Они движутся с высокими скоростями — больше второй и третьей космической.

Загрязнение околоземного космического пространства микроскопическими техногенными продуктами опасно не только для орбитальных космических аппаратов, но и для экологии Земли.

Частицы способны выдерживать нагрев при входе в плотные слои атмосферы и опускаться на Землю, сохраняя свои свойства. В некоторых случаях, например, когда речь идёт о радиоактивных материалах или материалах, которые могут негативно влиять на озоновый слой стратосферы, такие частицы представляют опасность для биосферы Земли.

Исследования последних лет показывают, что микробиологические объекты земного происхождения, которые возвращаются из космоса на Землю, могут быть опасны для живых организмов.

Они могут попадать в космос из-за техногенной деятельности или подниматься с поверхности Земли в ионосферу с помощью «ионосферного лифта» — переноса тропосферного аэрозоля. На существование такого лифта косвенно указывают данные эксперимента „Тест“.

Эксперимент «Биориск», проведённый специалистами Института медико-биологических проблем РАН на МКС, показал, что некоторые земные бактерии способны выжить в открытом космосе более 1,5 лет. При этом они могут мутировать.

Такие микробиологические объекты могут быть опасны для Земли, если они не стерилизуются при входе в атмосферу. Однако вопрос о том, какие температуры может выдержать спора бактерии при импульсном аэродинамическом нагреве во время входа в атмосферу из космоса, до сих пор систематически не исследовался.

Учёные Санкт-Петербургского университета разработали математическую модель, которая описывает движение и нагрев сферической частицы из углерода. Эта частица имитирует спору бактерии.

Созданная программа основана на совместном численном решении уравнений движения в околоземном пространстве модельного микробиологического объекта, а также уравнения теплового баланса, которое описывает изменение внутренней энергии этого объекта, — объяснил автор исследования, профессор кафедры физической механики СПбГУ Евгений Колесников.

Численное моделирование показало, что споры земных бактерий не выживут при импульсном нагреве, так как их предельная температура ниже максимальной температуры аэродинамического нагрева.

Эксперименты также показали, что гипотетические внеземные бактерии размером не более микрометра могут выдержать нагрев при входе в атмосферу Земли на скорости выше второй и третьей космической.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Cosmic Research. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ.

16.07.2024