臨近空間指海平面之上20～100 km高度的空間,包括大部分的平流層、整個中間層和少部分熱層.臨近空間是生物圈-大氣圈-電離層的多圈層耦合區(qū),是保護人類和地表生物圈免受太陽風和宇宙輻射侵蝕的重要屏障,上接外層空間,下臨各國領空,戰(zhàn)略地位突出.臨近空間獨特的高輻射、低溫、干燥、低氣壓等復雜極端環(huán)境條件是實驗室無法模擬的,可以類比早期地球的高輻射環(huán)境和現(xiàn)代火星的表面環(huán)境,使其成為開展地球生物學和天體生物學研究的天然實驗室.近年來研究人員相繼在臨近空間20～41 km高度發(fā)現(xiàn)許多微生物,表明臨近空間中存在著一個未知的生物圈.隨著浮空器技術的進步以及實驗載荷和方法的研發(fā),臨近空間的生物學研究,特別是在臨近空間生物多樣性及其環(huán)境適應機制等方面取得了一系列新進展.這為更好地認識地球生物圈上邊界、生命生存極限、類火星環(huán)境生命、生命星際傳輸、行星保護等天體生物學問題提供了新的突破口.臨近空間生物學研究與近地軌道空間中開展的生物實驗具有很好的銜接和互補,隨著我國將于2022年前后完成中國空間站建造以及"登月探火"等深空探測計劃的逐步實施,臨近空間生物學研究不僅可以為未來空間站的相關研究提供支撐,而且也將...

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圖1 臨近空間生物循環(huán)示意圖.臨近空間包括海平面之上20～100 km高度的空間,在大氣對流層(地面至約8～15 km高度范圍)之上,包括平流層(對流層頂向上至約50 km高度范圍)的大部分、整個中間層(約50～85 km高度范圍)以及熱層(約85～500 km高度范圍)的底部

平流層是臨近空間中一個重要的大氣分層,也是物理化學性質(zhì)、輻射、動力學過程等變化強烈的區(qū)域.平流層的氣溫隨高度增加而升高,其底部氣溫約為零下60°C至零下70°C,而頂部氣溫可達0°C以上[9].可以吸收短波紫外線而保護地表生物免受其危害的臭氧層就位于平流層中,使得平流層頂部和底部....

圖2 2019年9月“鴻鵠專項”自主研制的臨近空間生物暴露載荷在青海開展飛行實驗(飛行高度約32 km)

臨近空間生物學研究與基于近地軌道(如在軌衛(wèi)星、空間站等)開展的生物學研究形成了良好的銜接和互補.近地軌道高度在臨近空間之上,不僅輻射強度高且種類復雜,還具有微重力和低磁場等特殊環(huán)境條件[41].因此,臨近空間的生物暴露實驗可以與近地軌道空間的生物實驗進行對比研究,以進一步促進對復....

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