Bildkredit: NASA / JPL
Under tisdagens NASA-uppdragsöversikt om framsteg med rover på Meridiani Planum, Mars Exploration Rover (MER) huvudinspektör, introducerade Steve Squyres inte bara häpnadsväckande nytt vattenbevis, utan ytterligare ett stycke till det större astrobiologiska pusslet: vatten och svavel. "Med denna mängd sulfat [upp till fyrtio procent svavelsalter på vissa platser nära landningsplatsen för möjligheter], måste du ha vatten involverat."
Men vatten är bara det första pusselstycket i någon framtida biologisk bild för den röda planeten, enligt uppdragsforskare. Denna känsla underströks genom att bara tänka på några av de pusselbitar som fortfarande saknas. Tid till exempel är ett element som ännu inte ska beaktas. "Vi vet att de väsentliga större och mindre biogena elementen finns på Mars," skrev Rocco Mancinelli, forskare från SETI Institute, "Den främsta faktorn för att bestämma om liv kunde ha uppstått på Mars ligger i att bestämma om flytande vatten fanns på ytan för tillräckligt tid. Vattenens historia ligger inom bergarternas mineralogi. ”
Målbarhet och energi
Men nu när vissa lokala delar av Mars visar mineralogiskt löfte om just sådant vatten åtminstone tillfälligt "blöt" i deras geologiska referens, vilka andra viktiga ingredienser kan behövas nästa gång, särskilt för att ha stött ett övertygande fall för forntida bostad? Den tuffa frågan ber om en jämförelse med vad mikrobiologer vet om livet på jorden, så man måste börja med ett enklare experiment: Hur skulle en hårdjord jordmikrob överleva idag på Mars?
Inte särskilt bra, enligt de flesta mikrobiologer. De sammansatta problemen med låga temperaturer, låga tryck och knapp energin är mångfaldiga på dagens Mars, även när 'idag' anses inkludera de senaste tiotals miljoner åren i Mars 'meteorologiska historia.
Jämfört med jordens medeltemperatur 15 C (59 F) har Mars globalt en medeltemperatur på -53 C (-63,4 F). Medan övergående temperaturer ibland stiger över vattnets fryspunkt i ekvatorregionerna runt båda landningsplatserna, behöver de flesta biologiska scenarier ett förstärkningsskott av grundläggande värme. Ett bebodligt fall för den röda planeten utgör vanligtvis en förlorad Mars - en som var både våtare och varmare än vad som kan verka fientligt till och med de hårdaste livsformer som är kända idag.
Nästa generation av bättre mikrober, Desulfotomaculum
Men när en vattenkälla har identifierats, är kanske det större omedelbara problemet på Mars den mycket tunna och oförderbara atmosfären, en som bara är en procent av jordens havsnivåtryck. Om den exponeras på ytan skulle en mikrob på Mars idag snabbt desikera och frysa. Det vill säga, såvida inte den kunde dra bort någon form av viloläge när miljön blev extrem till dess gynnade biologi. En lovande mikrobiell kandidat måste utveckla några medel för att sporulera, eftersom det skulle visa sig vara ett stort plus att vila under långa perioder när Martian väder blev omöjligt.
Forskare som är fascinerade av antika – och hittills lokala - vattenbevis som upptäcktes nära möjligheten har ställt den spekulativa frågan: skulle sporformande, sulfatreducerande bakterier erbjuda en ny modellorganism för nästa generation av Mars: s mikrobjägare?
Enligt en veteranmedlem i Viking- och MER-vetenskapsteamet, Benton Clark, har en sådan kandidat varit en ledande utmanare för att uthärda de hårda martiska förhållandena som annars skulle kunna döda en mikrobe. Clark, från Lockheed Martin i Denver, sa "Jag har alltid haft en favoritorganism, Desulfotomaculum, som är en organisme som kan leva av sulfat, som vi hittar i dessa stenar."
Sedan 1965, när sporen förra upptäcktes och klassificerades, har dess biologi erbjudit några av de bästa ytterligheterna för mikrobiell överlevnad. Att leva utan solljus medan man bildar sporer när vädret blir kallt eller torrt kan göra den härdiga organismen till en modell att överväga bland framtida planetforskare.
Primitiv solenergioberoende
Löst betyder namnet Desulfotomaculum en "korv" som minskar svavelföreningarna. Det är en stavformad organism; latin, -tomaculum, betyder "korv". Desulfotomaculum är en anaerobe, vilket betyder att den inte kräver syre. Terrestriskt finns det i mark, vatten och geotermiska regioner och i tarmarna hos insekter och djurväxter. Dess livscykel beror på att reducera svavelföreningar som magnesiumsulfat (eller epsom-salter) till vätesulfid.
De svavelmetaboliserande mikroberna använder en mycket primitiv energiproduktion: deras kemiska verkan är lika viktig som deras omedelbara livsmiljö. Från vad vi vet om förhållandena på den tidiga jorden var det förmodligen varmt och det fanns mycket ultraviolett (UV). Det var en minskande atmosfär, så saker som vätesulfid som en oorganisk energikälla är förmodligen det som var tillgängligt att använda. På jorden växer vissa Desulfotomaculum-arter optimalt vid 30-37 C men kan växa vid andra temperaturer beroende på vilken av de nästan 20 arter av Desulfotomaculum som odlas.
På den friska, torra planeten så långt från solen skulle allt som metaboliserar framgångsrikt dra nytta av andra nya vägar än fotosyntes för att producera energi. Överraskande medan vissa typer av strålningsrisker på Mars kan vara förrädiska, är bristen på UV-solljus i sig ett omedelbart problem. Vilken typ och intensitet av solljus kan vara mest användbart för vanligt grönt eller klorofyllikt liv på jorden? Eller när en mikrobe trivs bara med hjälp av skugga från jordtäckning eller ett mörkt stenigt överhäng. Att göra utan direkt solljus kan vara en Martianorm.
”[Desulfotomaculum] behöver lite väte för att följa det, men [svavel] är dess energikälla. Det kan fungera oberoende av solen, sade Clark. "Anledningen till att jag gillar den senare organismen är för att den också kan bilda sporer, så att den kan vila över dessa mellan tider på Mars mellan de varmare trollformlerna och skillnaderna i [sol] snedighet som vi vet om."
"Så förutom fysiska bevis på fossil," sa Clark, "kan du ha kemiska bevis. Det visar sig att svavel är en av de spårare som fungerar ganska bra vid isotopfraktionering. När levande organismer bearbetar svavel tenderar de att fraktionera isotoper annorlunda än geologiska eller mineralogiska sätt ... Så det finns organismer och isotopiska sätt att leta efter det. För att göra den isotopanalysen kommer du förmodligen att ha proverna tillbaka på jorden. "
Bevara livet
MIT geolog, John Grotzinger, tog upp den utmanande frågan om hur en framtida uppdragsplanerare kan börja formulera en övergripande biologisk strategi. Kan ett framtida Mars-uppdrag leta efter bevis på fossil liv efter att ha lyckats landa nära den här typen av gröna på möjligheten? ”Svaret på denna fråga är mycket enkelt. På jorden, som är den enda upplevelsen som vi har, är det mycket sällsynt att hitta fossil som bevarats i gamla klippor. Du måste göra allt du kan för att optimera situationen för att bevara dem. ”
Från början av Opportunity-uppdraget berättade Andrew Knoll, en Harvard-paleontolog och medlem av MER-vetenskapsteamet till Astrobiology Magazine att, ”Den verkliga frågan som man vill ha i åtanke när man tänker på Meridiani är: Vad, om någon, signaturer av att biologin faktiskt bevaras i diagenetiskt stabila bergarter? ... Om vatten finns på Martian ytan i 100 år var tionde miljon år, det är inte särskilt intressant för biologi. Om den är närvarande i 10 miljoner år är det väldigt intressant. "
"Du oroar dig först för bevarande," betonade Grotzinger. ”Du riktar in din strategi för att optimera bevarande. Om något fanns där, kan dessa [förhållanden vara] idealiska för tidskapslar ... men det är något av en utmaning. ... Vi vill uppmana försiktighet vid tolkningen av dessa resultat på denna punkt. ”
"Håll dig uppdaterad," avslutade Squyres.
Originalkälla: NASA / Astrobiology Magazine
