Mars ei ole aivan ystävällinen paikka elämää varten, koska sen tiedämme. Vaikka päiväntasaajan lämpötilat voivat nousta jopa niinkin korkeaan kuin leuto 35 ° C (95 ° F) kesällä keskipäivällä, pinnan keskilämpötila on -63 ° C (-82 ° F) ja voi nousta niinkin alhaiseen kuin -143 ° C (-226 ° F) talvella napa-alueilla. Sen ilmakehän paine on noin puolet yhdestä prosentista maapallon pinnasta, ja pinta altistuu huomattavalle määrälle säteilyä.
Tähän asti kukaan ei ollut varma siitä, pystyvätkö mikro-organismit selviämään tässä äärimmäisessä ympäristössä. Mutta Lomonosovin Moskovan osavaltion yliopiston (LMSU) tutkijaryhmän tekemän uuden tutkimuksen ansiosta pystymme nyt asettamaan rajoituksia miksi mikro-organismit kestävät. Siksi tällä tutkimuksella voi olla merkittäviä vaikutuksia elämän metsästykseen muualla aurinkokunnassa ja ehkä jopa pidemmällekin!
Tutkimus, jonka otsikko on ”100 kGy: n gamma-vaikutukseltaan mikrobiyhteisöt muinaisen arktisen ikiroudan aikana simuloiduissa Marsin olosuhteissa”, ilmestyi äskettäin tieteellisessä lehdessä Ekstremofiilejä. LMSU: n Vladimir S. Cheptsovin johtamassa tutkimusryhmässä oli jäseniä Venäjän tiedeakatemiasta, Pietarin osavaltion ammattikorkeakoulusta, Kurchatov-instituutista ja Uralin liittovaltion yliopistosta.
Tutkimusryhmä oletti tutkimuksensa vuoksi, että lämpötila- ja paineolosuhteet eivät olisi lieventäviä tekijöitä, vaan säteily. Sellaisenaan he suorittivat testejä, joissa sitten säteilytettiin simuloidussa Marsin regolithissa olevia mikrobiyhteisöjä. Simuloitu regoliitti koostui sedimenttikiveistä, jotka sisälsivät ikiroutaa, jotka sitten altistettiin matalille lämpötiloille ja matalapaineille.
Kuten Vladimir S. Cheptsov, Lomonosov MSU: n maaperäbiologian laitoksen jatko-opiskelija ja paperilla kirjoitettu avustaja, selitti LMSU: n lehdistötiedotteessa:
”Olemme tutkineet useiden fysikaalisten tekijöiden (gammasäteily, matala paine, matala lämpötila) yhteisvaikutusta antiikin arktisen ikirodan mikrobiyhteisöihin. Tutkimme myös ainutlaatuista luonnonvalmistettua esinettä - muinaista ikiroutaa, joka ei ole sulanut noin 2 miljoonaa vuotta. Lyhyesti sanottuna, olemme suorittaneet simulaatiokokeen, joka kattoi kryosäilytyksen olosuhteet Marsin regolithissa. On myös tärkeää, että tässä tutkimuksessa tutkimme gammasäteilyn suurten annosten (100 kGy) vaikutusta prokaryoottien elinvoimaisuuteen, kun taas aikaisemmissa tutkimuksissa ei koskaan löydy eläviä prokaryootteja yli 80 kGy: n annosten jälkeen. "
Marsin olosuhteiden simuloimiseksi ryhmä käytti alkuperäistä vakioilmasäiliötä, joka ylläpitää matalaa lämpötilaa ja ilmanpainetta. Sitten he paljastivat mikro-organismit vaihtelevalle gammasäteilytasolle. He havaitsivat, että mikrobiyhteisöt osoittivat korkeaa vastustuskykyä lämpötila- ja paineolosuhteille simuloidussa Marsin ympäristössä.
Sen jälkeen kun he aloittivat mikrobien säteilyttämistä, he huomasivat useita eroja säteilytetyn näytteen ja kontrollinäytteen välillä. Kun prokaryoottisolujen kokonaismäärä ja metabolisesti aktiivisten bakteerisolujen lukumäärä pysyivät yhdenmukaisina kontrollitason kanssa, säteilytettyjen bakteerien lukumäärä laski kahdella suuruusluokalla, kun taas archaea-aineenvaihdunnassa aktiivisten solujen lukumäärä laski myös kolme kertaa.
Ryhmä huomasi myös, että ikiroudan altistuneessa näytteessä oli suuri bakteerien biologinen monimuotoisuus ja että nämä bakteerit muuttivat säteilyttämisen jälkeen merkittäviä rakenteellisia muutoksia. Esimerkiksi aktinobakteeripopulaatiot kuten Arthrobacter- maaperästä löytyvää yleistä sukua - ei ollut läsnä kontrollinäytteissä, mutta niistä tuli pääosin altistuneissa bakteeriyhteisöissä.
Lyhyesti sanottuna nämä tulokset osoittivat, että Marsissa olevat mikro-organismit ovat selviytymiskelpoisempia kuin aiemmin ajateltiin. Sen lisäksi, että ne kykenevät selviytymään kylmistä lämpötiloista ja matalasta ilmanpaineesta, ne kykenevät selviytymään sellaisistakin säteilyolosuhteista, jotka ovat yleisiä pinnalla. Kuten Cheptsov selitti:
”Tutkimuksen tulokset osoittavat elinkelpoisten mikro-organismien pitkäaikaisen kryosäilytyksen mahdollisuuden Marsin regolithissa. Ionisoivan säteilyn voimakkuus Marsin pinnalla on 0,05-0,076 Gy / vuosi ja vähenee syvyydessä. Kun otetaan huomioon Mars-regolithin säteilyn voimakkuus, saatujen tietojen perusteella voidaan olettaa, että hypoteettiset Mars-ekosysteemit voitaisiin säilyttää anabioottisessa tilassa regolithin pintakerroksessa (suojattu UV-säteiltä) vähintään 1,3 miljoonan vuoden ajan, kahden metrin syvyydessä vähintään 3,3 miljoonaa vuotta ja viiden metrin syvyydessä vähintään 20 miljoonaa vuotta. Saatuja tietoja voidaan käyttää myös arvioimaan mahdollisuuksia havaita elinkykyisiä mikro-organismeja muista aurinkokunnan kohteista ja ulkoavaruuden pienistä kappaleista. "
Tämä tutkimus oli merkittävä monista syistä. Toisaalta tekijät pystyivät todistamaan ensimmäistä kertaa, että prokaryoottibakteerit voivat selviytyä säteilystä, joka ylittää 80 kGy - jota ajateltiin aiemmin mahdottomaksi. He osoittivat myös, että vaikeista olosuhteistaan huolimatta mikro-organismit voisivat edelleen elää Marsilla nykyään säilyneinä ikiroutaan ja maaperään.
Tutkimus osoittaa myös, että on tärkeää ottaa huomioon sekä maapallon ulkopuoliset että kosmiset tekijät, kun harkitaan missä ja missä olosuhteissa elävät organismit voivat selviytyä. Viimeisenä, mutta ei vähäisimpänä, tämä tutkimus on tehnyt jotain, mitä yhdelläkään aikaisemmalla tutkimuksella ei ole ollut, ja joka määrittelee Marsin mikro-organismien säteilykestävyyden rajat - erityisesti regolitissa ja eri syvyyksissä.
Tämä tieto on korvaamaton tulevissa operaatioissa Marsiin ja muihin aurinkokunnan kohteisiin ja kenties jopa eksoplaneettojen tutkimiseen. Tietäen, millaisissa olosuhteissa elämä menestyy, autamme meitä määrittämään, mistä etsiä merkkejä siitä. Kun valmistellaan tarkastuskäyntejä toisiin sanoihin, se antaa tutkijoille myös tietää, mitä paikkoja on vältettävä, jotta alkuperäiskansojen ekosysteemien saastuminen voidaan estää.
