Mars er ikke ligefrem et venligt sted for livet, som vi kender det. Mens temperaturer ved ækvator kan nå så højt som en mild 35 ° C (95 ° F) om sommeren ved middagstid, er gennemsnitstemperaturen på overfladen -63 ° C (-82 ° F) og kan nå så lavt som -143 ° C (-226 ° F) om vinteren i de polare områder. Dets atmosfæriske tryk er omkring halvdelen af en procent af jordens, og overfladen udsættes for en betydelig mængde stråling.
Indtil nu var ingen sikker på, om mikroorganismer kunne overleve i dette ekstreme miljø. Men takket være en ny undersøgelse foretaget af et team af forskere fra Lomonosov Moskva statsuniversitet (LMSU), kan vi nu muligvis lægge begrænsninger for, hvilke slags betingelser mikroorganismer kan modstå. Denne undersøgelse kan derfor have betydelige konsekvenser i jakten på liv andre steder i solsystemet, og måske endda ud over!
Undersøgelsen med titlen "100 kGy gamma-påvirkede mikrobielle samfund inden for den gamle arktiske permafrost under simulerede Martiske forhold", dukkede for nylig op i det videnskabelige tidsskrift Extremofiler. Forskerteamet, der blev ledet af Vladimir S. Cheptsov fra LMSU, omfattede medlemmer fra Det Russiske Videnskabelige Akademi, St. Petersburg State Polytechnical University, Kurchatov Institute og Ural Federal University.
Af hensyn til deres undersøgelse antog forskerteamet, at temperatur- og trykforhold ikke ville være de formildende faktorer, men snarere stråling. Som sådan udførte de tests, hvor mikrobielle samfund indeholdt i simuleret Mars-regolit blev derefter bestrålet. Den simulerede regolit bestod af sedimentære klipper, der indeholdt permafrost, som derefter blev udsat for forhold ved lav temperatur og lavt tryk.
Som Vladimir S. Cheptsov, en kandidatstuderende ved Lomonosov MSU-afdelingen for jordbiologi og en medforfatter på papiret, forklarede i en pressemeddelelse fra LMSU:
”Vi har undersøgt den fælles påvirkning af en række fysiske faktorer (gammastråling, lavt tryk, lav temperatur) på de mikrobielle samfund i den gamle arktiske permafrost. Vi studerede også et unikt, naturfremstillet objekt - den gamle permafrost, der ikke er smeltet i cirka 2 millioner år. I et nøddeskal har vi udført et simuleringseksperiment, der dækkede betingelserne for kryokonservering i Martian regolit. Det er også vigtigt, at vi i denne artikel studerede effekten af høje doser (100 kGy) gamma-stråling på prokaryoter 'vitalitet, mens der i tidligere undersøgelser aldrig blev fundet levende prokaryoter efter doser højere end 80 kGy. “
For at simulere Marsforholdene brugte teamet et originalt konstant klimakammer, som opretholdt den lave temperatur og atmosfæretrykket. De udsatte derefter mikroorganismerne for forskellige niveauer af gammastråling. Hvad de fandt, var, at de mikrobielle samfund udviste stor modstand mod temperatur- og trykforholdene i det simulerede Marsmiljø.
Efter at de begyndte at bestråle mikroberne, bemærkede de imidlertid adskillige forskelle mellem den bestrålede prøve og kontrolprøven. Mens det samlede antal prokaryote celler og antallet af metabolisk aktive bakterieceller forblev i overensstemmelse med kontrolniveauerne, faldt antallet af bestrålede bakterier med to størrelsesordener, mens antallet af metabolisk aktive celler i archaea også faldt tredobbelt.
Holdet bemærkede også, at der inden for den eksponerede prøve af permafrost var en stor biodiversitet af bakterier, og denne bakterie gennemgik en betydelig strukturændring, efter at den blev bestrålet. For eksempel kan populationer af actinobacteria lide Arthrobacter- en almindelig slægt fundet i jord - var ikke til stede i kontrolprøverne, men blev overvejende i de bakteriesamfund, der blev udsat.
Kort sagt indikerede disse resultater, at mikroorganismer på Mars er mere overlevelige end tidligere antaget. Ud over at være i stand til at overleve de kolde temperaturer og lavt atmosfærisk tryk, er de også i stand til at overleve de slags strålingsbetingelser, der er almindelige på overfladen. Som Cheptsov forklarede:
”Resultaterne af undersøgelsen indikerer muligheden for langvarig kryokonservering af levedygtige mikroorganismer i Martian regolit. Intensiteten af ioniserende stråling på Mars's overflade er 0,05-0,076 Gy / år og falder med dybden. Under hensyntagen til intensiteten af stråling i Mars-regolitten gør de opnåede data det muligt at antage, at hypotetiske Mars-økosystemer kunne bevares i en anabiotisk tilstand i overfladen af regolit (beskyttet mod UV-stråler) i mindst 1,3 millioner år, i en dybde på to meter i ikke mindre end 3,3 millioner år og med en dybde på fem meter i mindst 20 millioner år. De opnåede data kan også anvendes til at vurdere muligheden for at påvise levedygtige mikroorganismer på andre objekter i solsystemet og i små kroppe i det ydre rum. ”
Denne undersøgelse var vigtig af flere grunde. På den ene side var forfatterne i stand til at bevise for første gang, at prokaryotbakterier kan overleve stråling gør over 80 kGy - noget, som tidligere blev antaget at være umuligt. De demonstrerede også, at trods dens hårde forhold kunne mikroorganismer stadig være i live på Mars i dag, bevaret i dens permafrost og jord.
Undersøgelsen demonstrerer også vigtigheden af at overveje både udenjordiske og kosmiske faktorer, når man overvejer hvor og under hvilke betingelser levende organismer kan overleve. Sidst, men ikke mindst, har denne undersøgelse gjort noget, som ingen tidligere undersøgelse har, som definerer grænserne for strålingsresistens for mikroorganismer på Mars - specifikt inden for regolit og på forskellige dybder.
Denne information vil være uvurderlig for fremtidige missioner til Mars og andre steder i solsystemet og måske endda med studiet af eksoplaneter. At kende den slags forhold, som livet vil trives, hjælper os med at bestemme, hvor vi skal se efter tegn på det. Og når man forbereder missioner med andre ord, vil det også lade forskere vide, hvilke placeringer der skal undgås, så forurening af oprindelige økosystemer kan forhindres.
