Mars nie jest przyjaznym miejscem do życia, jakie znamy. Podczas gdy temperatury na równiku mogą osiągać tak wysokie jak balsamiczne 35 ° C (95 ° F) latem w południe, średnia temperatura na powierzchni wynosi -63 ° C (-82 ° F) i może sięgać nawet tak niskiej jak -143 ° C (-226 ° F) zimą w regionach polarnych. Jego ciśnienie atmosferyczne wynosi około połowy jednego procenta ziemskiego, a powierzchnia jest narażona na znaczną ilość promieniowania.
Do tej pory nikt nie był pewien, czy mikroorganizmy przeżyją w tak ekstremalnym środowisku. Ale dzięki nowym badaniom zespołu naukowców z Łomonosowskiego Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego (LMSU) możemy być w stanie nałożyć ograniczenia na warunki, które mogą wytrzymać mikroorganizmy. To badanie może zatem mieć znaczący wpływ na polowanie na życie w innym miejscu w Układzie Słonecznym, a może nawet poza nim!
Badanie, zatytułowane „Społeczności drobnoustrojów dotknięte gamą 100 kGy w starożytnej wiecznej zmarzlinie arktycznej w symulowanych warunkach marsjańskich”, niedawno opublikowano w czasopiśmie naukowym Ekstremofile. Zespół badawczy, kierowany przez Vladimira S. Cheptsova z LMSU, obejmował członków Rosyjskiej Akademii Nauk, Państwowego Politechnicznego Uniwersytetu w Petersburgu, Instytutu Kurchatova i Uralskiego Uniwersytetu Federalnego.
Na potrzeby badań zespół badawczy postawił hipotezę, że warunki temperatury i ciśnienia nie byłyby czynnikami łagodzącymi, a raczej promieniowaniem. W związku z tym przeprowadzili testy, w których społeczności mikrobiologiczne zawarte w symulowanym regolicie marsjańskim zostały następnie napromieniowane. Symulowany regolit składał się ze skał osadowych zawierających wieczną zmarzlinę, które były następnie poddawane działaniu niskich temperatur i niskich ciśnień.
Jak wyjaśnił w oświadczeniu prasowym LMSU Vladimir S. Cheptsov, doktorant na Wydziale Biologii Gleby Łomonosowa MSU i współautor na papierze:
„Badaliśmy wspólny wpływ wielu czynników fizycznych (promieniowanie gamma, niskie ciśnienie, niska temperatura) na społeczności mikroorganizmów w starożytnej wiecznej zmarzlinie arktycznej. Badaliśmy również unikalny obiekt stworzony przez naturę - starożytną wieczną zmarzlinę, która nie topiła się przez około 2 miliony lat. W skrócie, przeprowadziliśmy eksperyment symulacyjny, który obejmował warunki kriokonserwacji w regolicie marsjańskim. Ważne jest również, aby w tym artykule zbadaliśmy wpływ wysokich dawek (100 kGy) promieniowania gamma na witalność prokariotów, podczas gdy we wcześniejszych badaniach nigdy nie znaleziono żywych prokariotów po dawkach większych niż 80 kGy. ”
Aby symulować warunki marsjańskie, zespół wykorzystał oryginalną komorę stałego klimatu, która utrzymywała niską temperaturę i ciśnienie atmosferyczne. Następnie wystawili mikroorganizmy na działanie różnych poziomów promieniowania gamma. Odkryli, że społeczności mikroorganizmów wykazywały wysoką odporność na warunki temperaturowe i ciśnieniowe w symulowanym środowisku marsjańskim.
Jednak po rozpoczęciu naświetlania drobnoustrojów zauważyli kilka różnic między napromieniowaną próbką a próbką kontrolną. Podczas gdy całkowita liczba komórek prokariotycznych i liczba metabolicznie aktywnych komórek bakteryjnych pozostawały zgodne z poziomami kontrolnymi, liczba napromieniowanych bakterii zmniejszyła się o dwa rzędy wielkości, podczas gdy liczba metabolicznie aktywnych komórek archeonów również zmniejszyła się trzykrotnie.
Zespół zauważył również, że w odsłoniętej próbce wiecznej zmarzliny istniała wysoka różnorodność biologiczna bakterii i bakterie te uległy znacznej zmianie strukturalnej po napromieniowaniu. Na przykład populacje takich jak promieniowce Arthrobacter- pospolity rodzaj występujący w glebie - nie występował w próbkach kontrolnych, ale stał się dominujący w narażonych społecznościach bakteryjnych.
Krótko mówiąc, wyniki te wskazują, że mikroorganizmy na Marsie są bardziej przeżywalne niż wcześniej sądzono. Oprócz tego, że są w stanie przetrwać niskie temperatury i niskie ciśnienie atmosferyczne, są one również w stanie przetrwać w typowych na powierzchni warunkach promieniowania. Jak wyjaśnił Cheptsov:
„Wyniki badań wskazują na możliwość przedłużonej kriokonserwacji żywotnych mikroorganizmów w regolicie marsjańskim. Intensywność promieniowania jonizującego na powierzchni Marsa wynosi 0,05-0,076 Gy / rok i maleje wraz z głębokością. Biorąc pod uwagę intensywność promieniowania w regolicie marsjańskim, uzyskane dane pozwalają założyć, że hipotetyczne ekosystemy marsjańskie mogłyby być zachowane w stanie anabiotycznym w powierzchniowej warstwie regolitu (chronionej przed promieniami UV) przez co najmniej 1,3 miliona lat, na głębokości dwóch metrów przez co najmniej 3,3 miliona lat i na głębokości pięciu metrów przez co najmniej 20 milionów lat. Uzyskane dane można również wykorzystać do oceny możliwości wykrycia żywych mikroorganizmów na innych obiektach układu słonecznego oraz w małych ciałach w przestrzeni kosmicznej. ”
To badanie było znaczące z wielu powodów. Z jednej strony autorzy byli w stanie po raz pierwszy udowodnić, że bakterie prokariotyczne mogą przetrwać promieniowanie przekraczające 80 kGy - co wcześniej uważano za niemożliwe. Wykazali również, że pomimo trudnych warunków mikroorganizmy mogą nadal żyć na Marsie, zachowane w wiecznej zmarzlinie i glebie.
Badanie pokazuje również znaczenie uwzględnienia czynników pozaziemskich i kosmicznych przy rozważaniu, gdzie i w jakich warunkach żywe organizmy mogą przetrwać. Ostatnie, ale nie mniej ważne, badanie to zrobiło coś, czego nie było w poprzednich badaniach, a mianowicie określa granice odporności na promieniowanie mikroorganizmów na Marsie - szczególnie w regolicie i na różnych głębokościach.
Informacje te będą bezcenne dla przyszłych misji na Marsa i innych miejscach w Układzie Słonecznym, a być może nawet przy badaniu egzoplanet. Znajomość warunków, w których życie będzie się rozwijać, pomoże nam określić, gdzie szukać oznak tego. Przygotowując misje innymi słowy, pozwoli też naukowcom wiedzieć, jakich miejsc należy unikać, aby zapobiec zanieczyszczeniu lokalnych ekosystemów.
