Źródło zdjęcia: NASA / JPL
Podczas wtorkowego briefingu misji NASA na temat postępów z łazikiem w Meridiani Planum, głównym najeźdźcy Mars Exploration Rover (MER), Steve Squyres przedstawił nie tylko zaskakujące nowe dowody wodne, ale kolejny nowy element większej astrobiologicznej układanki: woda i siarka. „Z taką ilością siarczanu [nawet do czterdziestu procent soli siarki w niektórych miejscach w pobliżu miejsca lądowania Opportunity], musisz mieć trochę wody.”
Zdaniem naukowców z misji woda to tylko pierwszy element układanki na jakimkolwiek przyszłym obrazie biologicznym czerwonej planety. Ten sentyment podkreślono, biorąc pod uwagę tylko kilka brakujących elementów układanki. Na przykład czas jest jednym z elementów, który należy jeszcze rozważyć. „Wiemy, że na Marsie istnieją istotne główne i drobne pierwiastki biogenne”, napisał Rocco Mancinelli, naukowiec z Instytutu SETI, „Podstawowym czynnikiem decydującym o tym, czy życie mogło powstać na Marsie, jest ustalenie, czy na jego powierzchni istnieje wystarczająca ilość ciekłej wody czas. Historia wody leży w mineralogii skał. ”
Siedlisko i energia
Ale teraz, gdy niektóre lokalne części Marsa wykazują mineralogiczną obietnicę, że taka woda przynajmniej chwilowo „nasiąknie” w ich zapisie geologicznym, jakie inne kluczowe składniki mogą być potrzebne później, szczególnie w celu poparcia przekonującego argumentu przemawiającego za dawnym zamieszkaniem? Trudne pytanie nasuwa się na porównanie z tym, co wiedzą mikrobiolodzy o życiu na Ziemi, dlatego należy rozpocząć od prostszego eksperymentu: w jaki sposób odporny mikrob Ziemi przetrwałby dzisiaj na Marsie?
Niezbyt dobrze, według większości mikrobiologów. Złożone problemy związane z niskimi temperaturami, niskimi ciśnieniami i ograniczoną energią są liczne na dzisiejszym Marsie, nawet jeśli „dzisiaj” obejmuje ostatnie dziesiątki milionów lat w historii meteorologicznej Marsa.
W porównaniu ze średnią temperaturą Ziemi wynoszącą 15 C (59 F), Mars na całym świecie ma średnią temperaturę -53 C (-63,4 F). Podczas gdy przejściowe temperatury czasami podnoszą się powyżej punktu zamarzania wody w regionach równikowych wokół obu lądowisk, większość scenariuszy biologicznych potrzebuje zastrzyku podstawowego ciepła. Mieszkalny przypadek czerwonej planety zwykle zawiera dawno zaginionego Marsa, który był zarówno bardziej wilgotny, jak i cieplejszy niż to, co mogłoby się wydawać wrogie nawet najtwardszym znanym obecnie formom życia.
Desulfotomaculum nowej generacji lepszych drobnoustrojów
Ale kiedy zidentyfikowane zostanie źródło wody, być może największym bezpośrednim problemem na Marsie jest bardzo cienka i nieoddychająca atmosfera, która stanowi zaledwie jeden procent ciśnienia na poziomie morza na Ziemi. Gdyby został odkryty na powierzchni, dzisiejszy drobnoustrój na Marsie szybko osuszyłby się i zamarzł. To znaczy, chyba że może wywołać jakąś hibernację, gdy środowisko zmieni się w skrajne dla swojej ulubionej biologii. Obiecujący kandydat na drobnoustroje musi rozwinąć pewne środki do sporulacji, ponieważ okazywałoby się to dużym plusem hibernacji w długich okresach, gdy pogoda na Marsie okazała się niegościnna.
Naukowcy zaintrygowani starożytnymi - i jak dotąd - lokalnymi - wodami odkrytymi w pobliżu miejsca Możliwości, postawili spekulacyjne pytanie: czy bakterie tworzące zarodniki, redukujące siarczany stanowią nowy model organizmu dla nowej generacji łowców mikrobów Marsa?
Według jednego z doświadczonych członków zespołu naukowego Viking i MER, Bentona Clarka, jeden z takich kandydatów był wiodącym pretendentem do przetrwania trudnych marsjańskich warunków, które w przeciwnym razie mogłyby śmiertelnie stresować mikroba. Clark z Lockheed Martin w Denver powiedział: „Zawsze miałem ulubiony organizm, Desulfotomaculum, który jest organizmem, który może żyć z siarczanu, jak znajdujemy w tych skałach”.
Od 1965 r., Kiedy po raz pierwszy odkryto i sklasyfikowano zarodnik, jego biologia oferuje jedne z najlepszych ekstremów pod względem przeżywalności drobnoustrojów. Życie bez światła słonecznego podczas tworzenia zarodników, gdy robi się zimno lub sucho, może sprawić, że ten odporny organizm stanie się wzorem dla przyszłych planetologów.
Niezależność pierwotnej energii słonecznej
Luźno nazwa Desulfotomaculum oznacza „kiełbasę”, która redukuje związki siarki. Jest to organizm w kształcie pręta; łacina -tomaculum oznacza „kiełbasa”. Desulfotomaculum jest beztlenowcem, co oznacza, że nie wymaga tlenu. Na Ziemi występuje w regionach glebowych, wodnych i geotermalnych, a także w jelitach owadów i żwaczy zwierzęcych. Jego cykl życia zależy od redukcji związków siarki, takich jak siarczan magnezu (lub sole epsom) do siarkowodoru.
Mikroby metabolizujące siarkę wykorzystują bardzo prymitywną formę wytwarzania energii: ich działanie chemiczne jest równie ważne, jak ich bezpośrednie siedlisko. Z tego, co wiemy o warunkach na wczesnej Ziemi, prawdopodobnie było gorąco i było dużo ultrafioletu (UV). To była atmosfera redukująca, więc rzeczy takie jak siarkowodór jako nieorganiczne źródło energii są prawdopodobnie tym, co było dostępne. Na Ziemi niektóre gatunki Desulfotomaculum rosną optymalnie w 30-37 ° C, ale mogą rosnąć w innych temperaturach w zależności od tego, który z prawie 20 gatunków Desulfotomaculum jest hodowany.
Na oziębłej, suchej planecie tak daleko od Słońca, wszystko, co z powodzeniem metabolizuje, skorzystałoby również z niektórych nowych ścieżek innych niż fotosynteza do produkcji energii. Zaskakujące jest, że niektóre rodzaje zagrożenia promieniowaniem na Marsie mogą być zdradzieckie, brak samego światła słonecznego UV jest bezpośrednim problemem. Jaki rodzaj i intensywność światła słonecznego może być najbardziej przydatna dla wspólnego życia na Ziemi w środowisku zielonym lub bogatym w chlorofil? Albo kiedy drobnoustrój może się rozwijać tylko z pomocnym odcieniem z pokrycia gleby lub ciemnego skalistego zwisu. Postępowanie bez bezpośredniego światła słonecznego może być normą marsjańską.
„[Desulfotomaculum] potrzebuje do tego trochę wodoru, ale [siarka] jest jego źródłem energii. Może działać niezależnie od słońca - powiedział Clark. „Powodem, dla którego lubię ten drugi organizm, jest to, że może on również tworzyć zarodniki, dzięki czemu może hibernować w tych przejściowych czasach na Marsie między cieplejszymi zaklęciami a różnicami w [nasłonecznieniu], o których wiemy.”
„Więc oprócz fizycznych dowodów na skamieliny”, powiedział Clark, „możesz mieć dowody chemiczne. Okazuje się, że siarka jest jednym z tych znaczników, które dobrze sprawdzają się w frakcjonowaniu izotopowym. Kiedy żywe organizmy przetwarzają siarkę, mają one tendencję do frakcjonowania izotopów inaczej niż na drodze geologicznej lub mineralogicznej… Istnieją więc organizmy i sposoby izotopowe, aby jej szukać. Aby wykonać analizę izotopową, prawdopodobnie będziesz mieć próbki z powrotem na Ziemi ”.
Ochrona życia
Geolog MIT, John Grotzinger, podjął trudne pytanie, w jaki sposób przyszły planista misji może zacząć formułować ogólną strategię biologiczną. Czy po udanym wylądowaniu w pobliżu tego rodzaju odkrywki na stronie Możliwości, przyszła misja Marsa może szukać dowodów na życie kopalne? „Odpowiedź na to pytanie jest bardzo prosta. Na Ziemi, która jest jedynym naszym doświadczeniem, odnalezienie skamielin zachowanych w starożytnych skałach jest bardzo rzadkie. Musisz zrobić wszystko, co możliwe, aby zoptymalizować sytuację pod kątem ich ochrony. ”
Od początku misji Możliwości Andrew Knoll, paleontolog z Harvardu i członek zespołu naukowego MER powiedział Astrobiology Magazine, że: „Prawdziwym pytaniem, o którym należy pamiętać, myśląc o Meridiani, jest: Co, jeśli w ogóle, podpisy czy biologia faktycznie zachowała się w skałach stabilnych diagenetycznie? ..Jeśli woda jest obecna na powierzchni Marsa przez 100 lat co 10 milionów lat, nie jest to bardzo interesujące dla biologii. Jeśli jest obecny przez 10 milionów lat, to bardzo interesujące. ”
„Najpierw martwisz się o konserwację” - podkreślił Grotzinger. „Celujesz w swoją strategię, aby zoptymalizować zachowanie. Jeśli coś tam było, te [warunki mogą być] idealne dla kapsuł czasowych… ale jest to wyzwanie. … W tym momencie chcemy zachować ostrożność przy interpretacji tych wyników. ”
„Bądź na bieżąco” - podsumował Squyres.
Oryginalne źródło: NASA / Astrobiology Magazine
