火星长期以来一直被认为是人类探索的主要候选地，美国宇航局（NASA）和中国载人航天局（CMS）计划在未来几十年内进行载人火星任务。
然而，新的研究表明，火星上的有毒尘暴对宇航员的健康和任务的成功构成了重大威胁。最近发表在《GeoHealth》期刊上的一项研究强调了覆盖火星表面的细小静电带电尘埃中含有硅、高氯酸盐、石膏和纳米级铁氧化物等有害化合物。吸入这些物质可能导致严重的呼吸系统疾病、甲状腺功能障碍和其他危及生命的疾病。
来自南加州大学（USC）凯克医学院、加州大学洛杉矶分校（UCLA）太空医学中心和NASA约翰逊航天中心的科学家们合作进行了这项研究，强调需要强有力的缓解策略来保护未来的宇航员免受这些危害。
火星尘暴每火星年（大约687个地球日）与该行星南半球的夏季同时发生。每三个火星年（大约五个半地球年），这些风暴会扩展成全球性的尘暴，笼罩整个星球，并可以从地球上观察到。
这些风暴已经对机器人任务构成了严重威胁。2018年，NASA的机遇号探测器因一场巨大的尘暴覆盖其太阳能电池板，无法发电而失联。同样，洞察号着陆器在2022年因尘埃积累而失去了操作科学仪器的能力。
对于载人任务来说，后果更加令人担忧。长期暴露于火星尘埃可能会对健康造成严重影响，因为其独特的成分和物理性质。与地球上的尘埃不同，火星尘埃颗粒由于没有经过风化而变得尖锐且具有磨蚀性，更容易损伤肺组织和其他敏感的生物膜。
“火星上有许多潜在的有毒元素，宇航员可能会接触到，”南加州大学的医学研究员贾斯汀·王博士解释说。“最致命的是大量的硅尘以及来自玄武岩的铁尘和纳米级铁，这两种物质都对肺部有反应，可导致呼吸系统疾病。”
硅尘特别危险，因为它会导致硅肺病，这是一种在矿工和建筑工人中常见的肺病。高氯酸盐是火星尘埃中的另一种有毒成分，可能会干扰甲状腺功能并导致严重的血液疾病，如再生障碍性贫血。
“宇航员由于太空飞行中的辐射暴露已经有患肺纤维化的风险，许多危害包括硅尘和铁氧化物可能导致肺病叠加，”王博士补充道。
在阿波罗任务期间，接触月球土壤的宇航员经历了咳嗽、喉咙刺激和眼睛流泪等症状，这是由于月球尘埃的细小和粘附特性。火星尘埃预计会有类似的行为，但由于铬、铍、砷和镉等重金属的存在，毒性更大，这些重金属在地球上已知与严重健康状况有关。
除了健康风险外，火星尘埃还可能对航天器、栖息地和科学设备构成重大技术挑战。“它不断地从天空落下，覆盖一切，”科罗拉多大学博尔德分校的布赖恩·海内克教授说。“每隔几年就会发生全球性的风暴，覆盖一层厚厚的尘埃。”太阳能电池板、着陆器和宇航服上的尘埃积累可能导致任务失败，如果未实施适当的清洁和维护策略。
进入栖息地的尘埃也可能对宇航员造成长期暴露的风险，因此需要先进的空气净化系统。莱斯特大学的独立研究员朱莉娅·卡特赖特指出，防尘是太空探索的一个主要问题。“在月球和火星上，你面对的是非常锋利、尖锐的颗粒，这些颗粒没有经过时间的磨损，”她告诉CNN。“如果它们在你呼吸的空气中，这将是一个问题——尖锐的颗粒更有可能引起软膜的刺激，这就是你可能遇到肺部问题的地方。”
空气净化也面临挑战。“假设你能过滤掉这些颗粒，你仍然需要有一个更换所有你需要呼吸的过滤器的策略，并且你需要在飞船上携带大量这些过滤器，”卡特赖特解释道。
鉴于往返火星的任务可能持续三年，宇航员至少要在火星表面停留一年，医疗干预将比国际空间站（ISS）或月球任务复杂得多。“从地球到火星的距离意味着快速撤离回地球是不可能的，因此有必要在当地表面上具备完整的医疗能力，”伦敦帝国理工学院的乔纳森·伊斯特伍德教授告诉CNN。
防止尘埃暴露将是确保宇航员安全的关键。正在开发的策略包括空气净化系统、舱内清洁技术和静电排斥装置，以防止尘埃粘附在宇航服和栖息地内部。王和他的同事们还强调了饮食干预，例如维生素C补充剂以减轻铬暴露的影响，以及碘来抵消高氯酸盐造成的甲状腺损伤。然而，他们警告说，过度补充也有风险。“摄入过多的维生素C会增加肾结石的风险，宇航员在微重力环境中长时间停留后已经处于这种风险之中，”王指出。
NASA和其他航天机构正在积极研究对抗风化层危险的技术。防护涂层、特殊喷雾和电子束是正在测试的减少尘埃附着的解决方案之一。此外，正在进行的研究正在检查火星尘埃在不同环境中的行为，帮助科学家设计更好的对策。
英国航天局高级探索研究经理娜塔莉亚·扎维纳-詹姆斯传达了这些发现的广泛影响。“这项研究说明了保护宇航员健康的考虑范围，”她告诉CNN。“很高兴看到像这样的研究开始关注火星探索的人类健康方面。这是地平线目标的一个关键方面，具有巨大的伦理意义，在载人任务起飞之前必须深入考虑。”
尽管火星尘埃存在危险，但它并非不可克服的障碍。“虽然火星上的尘埃不会成为火星任务中最危险的部分，但确实是对宇航员的一种危害，只要我们做好充分准备，就可以轻松避免，”王说。
随着阿尔忒弥斯计划的推进和火星载人探索计划的形成，制定全面的医疗、工程和运营策略将是至关重要的。
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