Az 1970-es évek óta, amikor a Hajóutas A szonda az Európa jeges felületéről készített képeket, a tudósok azt gyanították, hogy élet létezhet a külső Naprendszer holdjainak belső óceánjain. Azóta más bizonyítékok merültek fel, amelyek megerősítették ezt az elméletet, kezdve az Europa és Enceladus jeges tömésein, a hidrotermális aktivitás belső modelljein és akár az Enceladus tömegeiben a komplex szerves molekulák úttörő felfedezésén.
A külső Naprendszer bizonyos helyein azonban a körülmények nagyon hidegek, és a víz csak folyékony formában létezhet mérgező fagyálló vegyszerek jelenléte miatt. Ugyanakkor egy nemzetközi kutatócsoport által készített új tanulmány szerint lehetséges, hogy a baktériumok életben maradnak ezekben a sós környezetben. Ez jó hír azoknak, akik abban reménykednek, hogy bizonyítékot találnak az életre a Naprendszer extrém környezetében.
Az eredményeket részletező, „Megerősített mikrobiális túlélési képesség a Subzero Brines-ben” című, a közelmúltban megjelent a tudományos folyóiratban Asztrobiológia. A tanulmányt Jacob Heinz, a Berlini Műszaki Egyetem Csillagászati és Asztrofizikai Központja végezte, és tagjai voltak a Tufts Egyetemen, a Londoni Imperial Főiskolán és a Washingtoni Állami Egyetemen.
Alapvetően olyan testeken, mint Ceres, Callisto, Triton és Pluto - amelyek vagy távol vannak a Naptól, vagy nincs belső fűtési mechanizmusuk - úgy gondolják, hogy belső óceánok léteznek bizonyos vegyszerek és sók (például ammónia) jelenléte miatt. Ezek a „fagyálló” vegyületek biztosítják, hogy óceánjaik alacsonyabb fagypontúak legyenek, de olyan környezetet teremtenek, amely túl hideg és mérgező lesz az életre, amint azt ismertük.
Vizsgálataik érdekében a csoport megkísérelte meghatározni, hogy a mikrobák valóban életben maradnak-e ezekben a környezetekben. Planococcus halocryophilus, egy sarkvidéki igérebb baktérium. Ezután ezt a baktériumot nátrium-, magnézium- és kalcium-klorid-oldatoknak, valamint perklorátnak - egy kémiai vegyületnek - tették ki, amelyet a Phoenix földi felszínén találtak.
Ezután az oldatot +25 ° C és -30 ° C közötti hőmérsékleten tartottuk, többszörös fagyasztási és kiolvasztási cikluson keresztül. Azt találták, hogy a baktériumok túlélési aránya az oldattól és a hőmérséklettől függ. Például a kloridtartalmú (sós) mintákban szuszpendált baktériumok nagyobb eséllyel rendelkeznek a túléléshez, mint a perkloráttartalmú minták baktériumai - bár a túlélési arány növekedett, annál inkább a hőmérsékleteket csökkentették.
Például a csoport megállapította, hogy a nátrium-klorid (NaCl) oldatban lévő baktériumok szobahőmérsékleten két héten belül elpusztultak. De amikor a hőmérsékletet 4 ° C-ra (39 ° F) csökkentették, a túlélhetőség növekedni kezdett, és szinte az összes baktérium életben maradt, amikor a hőmérséklet elérte a -15 ° C (5 ° F) értéket. Eközben a magnézium- és kalcium-klorid-oldatokban levő baktériumok túlélési aránya magas -30 ° C (-22 ° F) hőmérsékleten volt.
Az eredmények a hőmérséklettől függően is változtak a három sós oldószernél. A kalcium-kloridban (CaCl2) lévő baktériumok szignifikánsan alacsonyabb túlélési arányt mutattak, mint a nátrium-kloridban (NaCl) és a magnézium-kloridban (MgCl2) 4-25 ° C (39 és 77 ° F) hőmérsékleten, de az alacsonyabb hőmérsékletek mindháromban javították a túlélést. A túlélési arány perklorát oldatban jóval alacsonyabb volt, mint más oldatokban.
Ez általában olyan oldatokban történt, amelyekben a perklorát a teljes oldat tömegének 50% -át tette ki (ami ahhoz szükséges volt, hogy a víz folyékony maradjon alacsonyabb hőmérsékleten), ami szignifikánsan mérgező. 10% koncentrációban a baktériumok még mindig képesek voltak szaporodni. Ez félig jó hír a Mars számára, ahol a talaj kevesebb, mint egy tömeg% perklorátot tartalmaz.
Heinz ugyanakkor rámutatott arra is, hogy a talajban a sókoncentrációk eltérnek az oldatban levő koncentrációktól. Ennek ellenére ez jó hír lehet még a Mars szempontjából, mivel a hőmérsékletek és a csapadék szintje nagyon hasonló a Föld egyes részein - az Atacama-sivataghoz és az Antarktisz egyes részein. Az a tény, hogy a baktériumok túlélhetik az ilyen környezeteket a Földön, azt jelzi, hogy a Marson is képesek túlélni.
Általában a kutatás rámutatott, hogy a hidegebb hőmérsékletek növelik a mikrobiális túlélést, de ez a mikroba típusától és a kémiai oldat összetételétől függ. Ahogy Heinz mondta az Astrobiology Magazine-nak:
„Az [A] reakciók, beleértve a sejteket elpusztító reakciókat, alacsonyabb hőmérsékleteken is lassabbak, de a baktériumok túlélőképessége nem nőtt jóval a perklorát-oldat alacsonyabb hőmérsékletein, míg a kalcium-klorid oldatok alacsonyabb hőmérséklete a túlélés jelentős növekedését eredményezte. "
A csoport azt is megállapította, hogy a baktériumok jobban teljesítenek a sós oldatokban, amikor a fagyasztási és olvadási ciklusokról van szó. Végül az eredmények azt mutatják, hogy a fennmaradhatóság mind gondos egyensúlyhoz vezet. Míg az alacsonyabb kémiai sók koncentrációja azt jelentette, hogy a baktériumok életben maradhatnak és akár növekedhetnek is, addig a hőmérséklet, amelyen a víz folyékony állapotban marad, csökkenni fog. Azt is jelezte, hogy a sós oldatok javítják a baktériumok túlélési arányát a fagyasztási és olvadási ciklusok során.
A csoport természetesen hangsúlyozta, hogy csak azért, mert bizonyos körülmények között fennállhatnak a baktériumok, még nem azt jelenti, hogy ott virágzanak. Mint Theresa Fisher, az Arizonai Állami Egyetem Föld- és Űrkutatási Iskolájának doktorandusa és a tanulmány társszerzője, elmagyarázta:
„A túlélés és a növekedés valóban fontos különbségtétel, de az élet még mindig képes meglepni minket. Egyes baktériumok nemcsak alacsony hőmérsékleten képesek túlélni, hanem metabolizmust és virágzást igényelnek rájuk. Meg kell próbálnunk elfogulatlanok lennünk annak feltételezésében, hogy mi szükséges a szervezet számára a virágzáshoz, nem csak a túléléshez. ”
Mint ilyen, Heinz és kollégái jelenleg egy másik tanulmányon dolgoznak annak meghatározására, hogy a sók különböző koncentrációi különböző hőmérsékleteken befolyásolják a baktériumok szaporodását. Időközben ez a tanulmány és hasonló dolgok egyedülálló betekintést nyújtanak a földönkívüli élet lehetőségeire azáltal, hogy korlátokat szabnak azokra a körülményekre, amelyekben fennállhatnak és növekedhetnek.
Ezek a tanulmányok segítséget nyújtanak a földön kívüli élet keresésében is, mivel annak ismerete, ahol létezik élet, lehetővé teszi számunkra, hogy összpontosítsuk kutatási erőfeszítéseinket. Az elkövetkező években az Európába, az Enceladusba, a Titanba és a Naprendszer más helyeire irányuló kiküldetések során olyan bio-aláírásokat kell keresni, amelyek jelzik az élet jelenlétét ezeken a testeken vagy azokon belül. Annak ismerete, hogy az élet túlélheti hideg, sós környezetben, további lehetőségeket nyit meg.
