Idag finns det flera bevislinjer som indikerar att under Noachian-perioden (cirka 4,1 till 3,7 miljarder år sedan) kunde mikroorganismer ha existerat på Mars-ytan. Dessa inkluderar bevis på tidigare vattenflöden, floder och sjöar, samt atmosfäriska modeller som indikerar att Mars en gång hade en tätare atmosfär. Allt detta lägger till att Mars en gång varit en varmare och våtare plats än den är idag.
Men hittills har inga bevis funnits att livet någonsin funnits på Mars. Som ett resultat har forskare försökt bestämma hur och var de ska leta efter tecken på tidigare liv. Enligt en ny studie från ett team av europeiska forskare, kan extrema livsformer som kan metabolisera metaller ha funnits på Mars tidigare. "Fingeravtryck" av deras existens kunde hittas genom att titta på prover av Mars röda sand.
För deras studie, som nyligen dök upp i den vetenskapliga tidskriften Gränser för mikrobiologilaget skapade en "Mars Farm" för att se hur en form av extrema bakterier kan klara sig i en forntida marsmiljö. Denna miljö kännetecknades av en relativt tunn atmosfär sammansatt av huvudsakligen av koldioxid samt simulerade prover av Martian regolit.
De introducerade sedan en stam av bakterier känd som Metallosphaera sedula, som trivs i varma, sura miljöer. Faktum är att bakteriens optimala förhållanden är de där temperaturen når 347,1 K (74 ° C; 165 ° F) och pH-nivåerna är 2,0 (mellan citronsaft och vinäger). Sådana bakterier klassificeras som kemolitotrofer, vilket innebär att de kan metabolisera inograniska metaller - som järn, svavel och till och med uran.
Dessa fläckar av bakterier tillsattes sedan till proverna av regolit som utformades för att härma förhållanden på olika platser och historiska perioder på Mars. Först fanns provet MRS07 / 22, som bestod av en mycket porös bergarter som är rik på silikater och järnföreningar. Detta prov simulerade de typer av sediment som finns på ytan av Mars.
Sedan fanns det P-MRS, ett prov som var rikt på hydratiserade mineraler och det sulfatrika S-MRS-provet, som efterliknar Martian regolit som skapades under sura förhållanden. Slutligen fanns provet av JSC 1A, som till stor del var sammansatt av den vulkaniska berget känd som palagonit. Med dessa prover kunde teamet se exakt hur förekomsten av extrema bakterier skulle lämna biosignaturer som kunde hittas idag.
Som Tetyana Milojevic - en Elise Richter-stipendiat med Extremophiles-gruppen vid universitetet i Wien och en medförfattare på pappret - förklarades i ett pressmeddelande från ett universitet i Wien:
"Vi kunde visa att på grund av dess metalloxiderande metaboliska aktivitet, när de ges tillgång till dessa Martian regolit-simuleringsmedel, M. sedula koloniserar dem aktivt, släpper lösliga metalljoner i lakvattenlösningen och förändrar deras mineralyta och lämnar efter sig specifika signaturer av livet, ett "fingeravtryck", så att säga. ”
Teamet undersökte sedan proverna av regolith för att se om de hade genomgått någon biobearbetning, vilket var möjligt tack vare hjälp av Veronika Somoza - en kemist från Wiens universitets avdelning för fysiologisk kemi och en medförfattare till studien. Med hjälp av ett elektronmikroskop i kombination med analytisk spektroskopiteknik försökte teamet bestämma om metaller med proverna hade konsumerats.
I slutändan visade uppsättningarna mikrobiologiska och mineralogiska data de erhöll tecken på fria lösliga metaller, vilket indikerade att bakterierna effektivt hade koloniserat regolitproven och metaboliserat några av de metalliska mineralerna inom. Som Milojevic antydde:
"De erhållna resultaten utvidgar vår kunskap om biogeokemiska processer för möjliga liv bortom jorden och ger specifika indikationer för detektion av biosignaturer på utomjordiskt material - ett steg längre för att bevisa potentiellt utomjordiskt liv."
I själva verket betyder detta att extrema bakterier kunde ha funnits på Mars för miljarder år sedan. Och tack vare tillståndet Mars idag - med dess tunna atmosfär och brist på nederbörd - kunde de biosignaturer som de lämnade efter sig (d.v.s. spår av fria lösliga metaller) bevaras inom Martian regolith. Dessa biosignaturer kunde därför detekteras av kommande prov-returuppdrag, t.ex. Mars 2020 rover.
Förutom att peka på vägen mot möjliga indikationer på tidigare liv på Mars, är denna studie också viktig när det gäller jakten på liv på andra planeter och stjärnsystem. I framtiden, när vi kan studera extra solplaneter direkt, kommer forskare sannolikt att leta efter tecken på biomineraler. Bland annat skulle dessa "fingeravtryck" vara en kraftfull indikator på förekomsten av utomjordiskt liv (tidigare eller nutid).
Studier av extrema livsformer och den roll de spelar i den geologiska historien till Mars och andra planeter hjälper också till att främja vår förståelse för hur livet växte fram i det tidiga solsystemet. Även på jorden spelade extrema bakterier en viktig roll för att förvandla den ursprungliga jorden till en beboelig miljö och spela en viktig roll i geologiska processer idag.
Till sist, men inte minst, kan studier av denna natur också bana väg för biobearbetning, en teknik där bakteriestammar extraherar metaller från malmer. En sådan process skulle kunna användas för rymdutforskning och resursutnyttjande, där bakteriekolonier skickas ut till gruv asteroider, meteorer och andra himmelkroppar.
