Siden 1970'erne, hvor Voyager sonder, der er taget billeder af Europas iskolde overflade, har videnskabsmænd mistanke om, at der kunne eksistere liv i indre indre af måner i det ydre solsystem. Siden da er der fremkommet andre beviser, der har styrket denne teori, lige fra iskolde plumes på Europa og Enceladus, interiørmodeller for hydrotermisk aktivitet og endda den banebrydende opdagelse af komplekse organiske molekyler i Enceladus 'plumes.
På nogle steder i det ydre solsystem er forholdene imidlertid meget kolde, og vand er kun i stand til at eksistere i flydende form på grund af tilstedeværelsen af giftige frostvæskekemikalier. Ifølge en ny undersøgelse fra et internationalt team af forskere er det imidlertid muligt, at bakterier kunne overleve i disse skinnende miljøer. Dette er gode nyheder for dem, der håber at finde bevis på liv i ekstreme miljøer i solsystemet.
Undersøgelsen, der beskriver deres fund, med titlen "Enhanced Microbial Survivability in Subzero Brines", dukkede for nylig op i det videnskabelige tidsskrift Astrobiology. Undersøgelsen blev udført af Jacob Heinz fra Centre of Astronomy and Astrophysics ved det tekniske universitet i Berlin (TUB) og omfattede medlemmer fra Tufts University, Imperial College London og Washington State University.
Grundlæggende, antages det, at organer som Ceres, Callisto, Triton og Pluto - som enten er langt fra solen eller ikke har indvendige opvarmningsmekanismer - eksisterer indre hav på grund af tilstedeværelsen af visse kemikalier og salte (såsom ammoniak). Disse "frostvæske" -forbindelser sikrer, at deres oceaner har lavere frysepunkter, men skaber et miljø, der er for koldt og giftigt for livet, som vi kender det.
Af hensyn til deres undersøgelse forsøgte teamet at bestemme, om mikrober virkelig kunne overleve i disse miljøer ved at udføre test med Planococcus halocryophilus, en bakterie, der findes i den arktiske permafrost. De udsatte derefter disse bakterier for opløsninger af natrium, magnesium og calciumchlorid såvel som perchlorat, en kemisk forbindelse, der blev fundet af Phoenix lander på Mars.
De udsatte derefter opløsningerne for temperaturer i området fra + 25 ° C til -30 ° C gennem flere fryse- og optøningscyklusser. Hvad de fandt, var, at bakteriens overlevelseshastighed var afhængig af den involverede opløsning og temperaturer. F.eks. Havde bakterier, der var suspenderet i klorholdige (saltvand) prøver, større chancer for at overleve sammenlignet med dem i perchloratholdige prøver - skønt overlevelsesgraden steg, jo mere temperaturen blev sænket.
For eksempel fandt teamet, at bakterier i en natriumchloridopløsning (NaCl) døde inden for to uger ved stuetemperatur. Men da temperaturerne blev sænket til 4 ° C (39 ° F), begyndte overlevelsesevnen at stige, og næsten alle bakterier overlevede ved det tidspunkt, temperaturerne nåede -15 ° C (5 ° F). I mellemtiden havde bakterier i magnesium- og calciumchloridopløsninger høje overlevelsesrater ved –30 ° C (-22 ° F).
Resultaterne varierede også for de tre saltopløsningsmidler afhængig af temperaturen. Bakterier i calciumchlorid (CaCl2) havde signifikant lavere overlevelsesrater end dem i natriumchlorid (NaCl) og magnesiumchlorid (MgCl2) mellem 4 og 25 ° C (39 og 77 ° F), men lavere temperaturer øgede overlevelsen i alle tre. Overlevelsesgraden i perchloratopløsning var langt lavere end i andre opløsninger.
Imidlertid var dette generelt i opløsninger, hvor perchlorat udgjorde 50% af massen af den totale opløsning (hvilket var nødvendigt for, at vandet forblev flydende ved lavere temperaturer), hvilket ville være markant toksisk. Ved koncentrationer på 10% var bakterier stadig i stand til at vokse. Dette er halvgode nyheder for Mars, hvor jorden indeholder mindre end en vægtprocent perchlorat.
Heinz påpegede imidlertid også, at saltkoncentrationen i jorden er anderledes end i en opløsning. Stadigvis kan dette stadig være en god nyhed, hvad angår Mars, da temperaturer og nedbørniveauer der meget ligner dele af Jorden - Atacama-ørkenen og dele af Antarktis. Det faktum, at bakterier har, kan overleve sådanne miljøer på Jorden, indikerer, at de også kunne overleve på Mars.
Generelt indikerede forskningen, at koldere temperaturer øger mikrobiel overlevelsesevne, men dette afhænger af typen af mikrobe og sammensætningen af den kemiske opløsning. Som Heinz fortalte Astrobiology Magazine:
"[A] ll-reaktioner, inklusive dem, der dræber celler, er langsommere ved lavere temperaturer, men bakteriel overlevelsesevne steg ikke meget ved lavere temperaturer i perchloratopløsningen, mens lavere temperaturer i calciumchloridopløsninger gav en markant stigning i overlevelsesevnen. ”
Holdet fandt også, at bakterier gjorde det bedre i saltere opløsninger, når det gjaldt frysning og optøningscykler. I sidste ende indikerer resultaterne, at overlevelsesevne alt sammen kommer til en forsigtig balance. Mens lavere koncentrationer af kemiske salte betød, at bakterier kunne overleve og endda vokse, ville temperaturerne, hvor vandet forbliver i flydende tilstand, reduceres. Det indikerede også, at salte opløsninger forbedrer bakteriens overlevelsesrate, når det kommer til fryse- og optøningscyklusser.
Selvfølgelig understregede teamet, at bare fordi bakterier kan eksistere under visse betingelser, betyder det ikke, at de vil trives der. Som Theresa Fisher, en ph.d.-studerende ved Arizona State University's School of Earth and Space Exploration og en medforfatter til studiet, forklarede:
”Overlevelse versus vækst er en virkelig vigtig forskel, men livet formår stadig at overraske os. Nogle bakterier kan ikke kun overleve ved lave temperaturer, men kræver, at de metaboliseres og trives. Vi bør prøve at være uvildige i at antage, hvad der er nødvendigt for, at en organisme kan trives, ikke bare overleve. ”
Som sådan arbejder Heinz og hans kolleger i øjeblikket på en anden undersøgelse for at bestemme, hvordan forskellige koncentrationer af salte over forskellige temperaturer påvirker bakteriets forplantning. I mellemtiden er denne undersøgelse og andre lignende i stand til at give en vis unik indsigt i mulighederne for udenjordisk liv ved at lægge begrænsninger for de slags betingelser, de kan overleve og vokse i.
Disse undersøgelser tillader også hjælp, når det kommer til søgen efter udenjordisk liv, da det at vide, hvor livet kan eksistere, giver os mulighed for at fokusere vores søgeanstrengelser. I de kommende år vil missioner til Europa, Enceladus, Titan og andre placeringer i solsystemet være på udkig efter biosignaturer, der indikerer tilstedeværelsen af liv på eller inden for disse kroppe. At vide, at livet kan overleve i kolde, sorte omgivelser, åbner yderligere muligheder.
