Mars är inte exakt en vänlig plats för livet som vi känner till det. Medan temperaturerna vid ekvatorn kan nå så höga som en lugn 35 ° C (95 ° F) på sommaren på middagstid, är medeltemperaturen på ytan -63 ° C (-82 ° F) och kan nå så låg som -143 ° C (-226 ° F) under vintern i de polära regionerna. Dess atmosfäriska tryck är ungefär hälften av en procent av jordens, och ytan utsätts för en betydande mängd strålning.
Fram till nu var ingen säker på om mikroorganismer kunde överleva i denna extrema miljö. Men tack vare en ny studie från ett team av forskare från Lomonosov Moskva State University (LMSU), kan vi nu kunna sätta begränsningar för vilka typer av förhållanden mikroorganismer kan motstå. Denna studie kan därför ha betydande konsekvenser i jakten på livet på andra håll i solsystemet, och kanske till och med bortom!
Studien, med titeln "100 kGy gamma-påverkade mikrobiella samhällen inom den forntida arktiska permafrosten under simulerade Martian-förhållanden", dykte nyligen upp i den vetenskapliga tidskriften Extremofiler. Forskarteamet, som leds av Vladimir S. Cheptsov från LMSU, inkluderade medlemmar från den ryska vetenskapsakademin, St Petersburg State Polytechnical University, Kurchatov Institute och Ural Federal University.
För deras studie ansåg forskargruppen att temperatur- och tryckförhållanden inte skulle vara de minskande faktorerna, utan snarare strålning. Som sådant genomförde de test där mikrobiella samhällen innehöll i simulerad Martian regolit sedan bestrålades. Den simulerade regolitten bestod av sedimentära bergarter som innehöll permafrost, som sedan utsattes för låga temperaturer och lågtrycksförhållanden.
Som Vladimir S. Cheptsov, en forskarstuderande vid Lomonosov MSU-avdelningen för jordbiologi och en medförfattare på tidningen, förklarade i ett LMSU-pressmeddelande:
”Vi har studerat den gemensamma påverkan av ett antal fysiska faktorer (gammastrålning, lågt tryck, låg temperatur) på de mikrobiella samhällena i antik arktisk permafrost. Vi studerade också ett unikt, naturgjordt föremål - den forntida permafrosten som inte har smält på cirka 2 miljoner år. Sammanfattningsvis har vi genomfört ett simuleringsexperiment som täckte villkoren för kryokonservering i Martian regolith. Det är också viktigt att vi i denna artikel studerade effekten av höga doser (100 kGy) gammastrålning på prokaryoternas vitalitet, medan i tidigare studier hittades inga levande prokaryoter efter doser högre än 80 kGy. ”
För att simulera Martianförhållanden använde teamet en original konstant klimatkammare, som upprätthöll den låga temperaturen och atmosfärstrycket. De utsatte sedan mikroorganismerna för olika nivåer av gammastrålning. Vad de fann var att de mikrobiella samhällena visade hög motståndskraft mot temperatur- och tryckförhållandena i den simulerade marsmiljön.
Efter att de började bestråla mikroberna märkte de emellertid flera skillnader mellan det bestrålade provet och kontrollprovet. Medan det totala antalet prokaryota celler och antalet metaboliskt aktiva bakterieceller förblev i överensstämmelse med kontrollnivåerna, minskade antalet bestrålade bakterier med två storleksordningar medan antalet metaboliskt aktiva celler i archaea också minskade tre gånger.
Teamet märkte också att inom det exponerade provet av permafrost fanns en hög biologisk mångfald av bakterier, och denna bakterie genomgick en betydande strukturell förändring efter att den bestrålades. Till exempel populationer av aktinobakterier som Arthrobacter- ett vanligt släkt som finns i marken - var inte närvarande i kontrollproven utan blev dominerande i de bakteriesamhällen som exponerades.
I korthet indikerade dessa resultat att mikroorganismer på Mars är mer överlevliga än tidigare trott. Förutom att de kan överleva de kalla temperaturerna och det låga atmosfärstrycket kan de också överleva de typer av strålningsförhållanden som är vanliga på ytan. Som Cheptsov förklarade:
"Resultaten av studien indikerar möjligheten till långvarig kryokonservering av livskraftiga mikroorganismer i den Martiska regoliten. Intensiteten för joniserande strålning på ytan av Mars är 0,05-0,076 Gy / år och minskar med djupet. Med beaktande av strålningsintensiteten i Mars-regolitten gör de erhållna uppgifterna det möjligt att anta att hypotetiska Mars-ekosystem kan bevaras i ett anabiotiskt tillstånd i ytskiktet av regolit (skyddad från UV-strålar) i minst 1,3 miljoner år, på ett djup av två meter under inte mindre än 3,3 miljoner år och på ett djup av fem meter under minst 20 miljoner år. De erhållna uppgifterna kan också tillämpas för att bedöma möjligheten att upptäcka livskraftiga mikroorganismer på andra föremål i solsystemet och i små kroppar i yttre rymden. ”
Denna studie var viktig av flera skäl. Å ena sidan kunde författarna för första gången bevisa att prokaryotbakterier kan överleva strålning gör mer än 80 kGy - något som tidigare ansågs vara omöjligt. De demonstrerade också att trots dess tuffa förhållanden kan mikroorganismer fortfarande leva på Mars idag, bevarade i dess permafrost och jord.
Studien visar också vikten av att beakta både utomjordiska och kosmiska faktorer när man överväger var och under vilka förhållanden levande organismer kan överleva. Sist, men inte minst, har denna studie gjort något som ingen tidigare studie har gjort, som definierar gränserna för strålningsresistens för mikroorganismer på Mars - särskilt inom regolit och på olika djup.
Denna information kommer att vara ovärderlig för framtida uppdrag till Mars och andra platser i solsystemet, och kanske till och med för att studera exoplaneter. Att känna till de förhållanden som livet kommer att frodas hjälper oss att avgöra var vi ska leta efter tecken på det. Och när man förbereder uppdrag med andra ord kommer det också att låta forskare veta vilka platser man ska undvika så att kontaminering av inhemska ekosystem kan förhindras.
