Die grond van die rotsagtige rif in sentraal-Antarktika het nog nooit mikroörganismes bevat nie.
Vir die eerste keer het wetenskaplikes ontdek dat daar blykbaar geen lewe in die grond op die aarde se oppervlak is nie. Die grond kom van twee windverwaaide, rotsagtige rante in Antarktika se binneland, 300 myl van die Suidpool, waar duisende voet ys die berge binnedring.
“Mense het nog altyd gedink dat mikrobes gehard is en enige plek kan leef,” sê Noah Firer, ’n mikrobiese ekoloog aan die Universiteit van Colorado in Boulder wie se span grond bestudeer. Eensellige organismes is immers al gevind in hidrotermiese bronne met temperature van meer as 200 grade Fahrenheit, in mere onder ’n halwe myl ys in Antarktika, en selfs 120 000 voet bo die Aarde se stratosfeer. Maar na ’n jaar se werk het Ferrer en sy doktorale student, Nicholas Dragon, steeds geen tekens van lewe in die Antarktiese grond wat hulle versamel het, gevind nie.
Firer en Dragone het gronde van 11 verskillende bergreekse bestudeer, wat 'n wye reeks toestande verteenwoordig. Dié wat van laer en minder koue berggebiede afkomstig is, bevat bakterieë en swamme. Maar in sommige berge van die twee hoogste, droogste en koudste bergreekse is daar geen tekens van lewe nie.
“Ons kan nie sê hulle is steriel nie,” het Ferrer gesê. Mikrobioloë is gewoond daaraan om miljoene selle in 'n teelepel grond te vind. Daarom kan 'n baie klein aantal (bv. 100 lewensvatbare selle) opsporing ontduik. “Maar sover ons weet, bevat hulle geen mikroörganismes nie.”
Of grond werklik leweloos is of later ontdek word dat dit oorlewende selle bevat, nuwe bevindinge wat onlangs in die tydskrif JGR Biogeosciences gepubliseer is, kan help met die soeke na lewe op Mars. Antarktiese grond is permanent gevries, vol giftige soute, en het nie veel vloeibare water vir twee miljoen jaar gehad nie – soortgelyk aan Marsgrond.
Hulle is versamel tydens 'n ekspedisie wat deur die Nasionale Wetenskapstigting befonds is in Januarie 2018 na afgeleë gebiede van die Transantarktiese Berge. Hulle beweeg deur die binneland van die vasteland en skei die hoë poolplato in die ooste van die laagliggende ys in die weste. Die wetenskaplikes het kamp opgeslaan op die Shackleton-gletser, 'n 60 myl lange vervoerband van ys wat deur 'n kloof in die berge vloei. Hulle het helikopters gebruik om na hoë hoogtes te vlieg en monsters op en af ​​​​teen die gletser te versamel.
In die warm, nat berge aan die voet van 'n gletser, net 'n paar honderd voet bo seespieël, het hulle ontdek dat die grond bewoon word deur diere kleiner as 'n sesamsaad: mikroskopiese wurms, agtpotige tardigrades, rotifers en klein wurms, genaamd springsterte. Gevleuelde insekte. Hierdie kaal, sanderige gronde bevat minder as een duisendste van die hoeveelheid bakterieë wat in 'n goed versorgde grasperk voorkom, genoeg om voedsel te verskaf vir die klein herbivore wat onder die oppervlak skuil.
Maar hierdie tekens van lewe het geleidelik verdwyn soos die span hoër berge dieper in die gletser besoek het. Bo-op die gletser het hulle twee berge besoek—Mount Schroeder en Mount Roberts—wat meer as 7 000 voet hoog is.
Die besoeke aan Schroederberg was wreed, onthou Byron Adams, 'n bioloog aan die Brigham Young Universiteit in Provo, Utah, wat die projek gelei het. Die temperatuur op hierdie somersdag is naby 0°F. Die huilende wind het die ys en sneeu stadig verdamp en die berge kaal gelaat, 'n konstante bedreiging vir die optel en gooi van die tuingrawe wat hulle saamgebring het om die sand op te grawe. Die land is bedek met rooierige vulkaniese gesteentes wat oor honderde miljoene jare deur wind en reën geërodeer is, wat hulle geketter en gepoleer laat.
Toe die wetenskaplikes die rots opgelig het, het hulle ontdek dat die basis daarvan bedek was met 'n kors van wit soute—giftige kristalle van perchloraat, chloraat en nitraat. Perchlorate en chlorate, korrosief-reaktiewe soute wat in vuurpylbrandstof en industriële bleikmiddel gebruik word, word ook in oorvloed op die oppervlak van Mars aangetref. Sonder water om weg te was, versamel sout op hierdie droë Antarktiese berge.
“Dis soos om monsters op Mars te neem,” het Adams gesê. Wanneer jy ’n graaf insteek, “weet jy jy is die eerste ding wat die grond in ewigheid versteur – miskien miljoene jare.”
Die navorsers het voorgestel dat hulle selfs op sulke hoë hoogtes en in die moeilikste toestande steeds lewende mikroörganismes in die grond sou vind. Maar daardie verwagtinge het laat in 2018 begin vervaag toe Dragon 'n tegniek genaamd polimerase-kettingreaksie (PCR) gebruik het om mikrobiese DNS in grond op te spoor. Dragon het 204 monsters van berge bo en onder die gletser getoets. Monsters van laer, koeler berge het groot hoeveelhede DNS opgelewer; maar die meeste monsters (20%) van hoë hoogtes, insluitend die meeste van Mount Schroeder en Roberts Massif, is nie vir enige resultate getoets nie, wat aandui dat hulle baie min mikroörganismes bevat het of miskien glad nie.
“Toe hy my die eerste keer resultate begin wys het, het ek gedink: ‘Iets is verkeerd,’” het Ferrell gesê. Hy het gedink daar moes iets verkeerd wees met die monster of die laboratoriumtoerusting.
Dragon het toe 'n reeks bykomende eksperimente uitgevoer om na tekens van lewe te soek. Hy het die grond met glukose behandel om te sien of sekere organismes in die grond dit in koolstofdioksied omskakel. Hy het probeer om 'n chemiese stof genaamd ATP te ontdek, wat deur alle lewe op Aarde gebruik word om energie te stoor. Vir etlike maande het hy stukke grond in verskeie voedingsmengsels gekweek en probeer om bestaande mikroörganismes te oortuig om in kolonies te groei.
“Nick het die kombuiswasbak na hierdie monsters gegooi,” het Ferrell gesê. Ten spyte van al hierdie toetse het hy steeds niks in sommige gronde gevind nie. “Dis regtig verstommend.”
Jacqueline Gurdial, 'n omgewingsmikrobioloog aan die Universiteit van Guelph in Kanada, noem die resultate "aanloklik", veral Dragon se pogings om te bepaal watter faktore die waarskynlikheid beïnvloed om mikroörganismes op 'n gegewe plek te vind. Hy het bevind dat hoë hoogte en hoë chloraatkonsentrasies die sterkste voorspellers was van die mislukking om lewe op te spoor. "Dit is 'n baie interessante ontdekking," het Goodyear gesê. "Dit vertel ons baie oor die beperkings van lewe op Aarde."
Sy is nie heeltemal oortuig dat hul grond werklik leweloos is nie, deels as gevolg van haar eie ervarings in 'n ander deel van Antarktika.
'n Paar jaar gelede het sy gronde uit 'n soortgelyke omgewing in die Transantarktiese Berge bestudeer, 'n plek 500 myl noordwes van Shackleton-gletser genaamd University Valley, wat moontlik nie vir 120 000 jaar noemenswaardige vog- of smelttemperature gehad het nie. Toe sy dit vir 20 maande by -2°C, 'n tipiese somertemperatuur in die vallei, geïnkubeer het, het die grond geen tekens van lewe getoon nie. Maar toe sy grondmonsters 'n paar grade bo vriespunt verhit het, het sommige bakteriese groei getoon.
Wetenskaplikes het byvoorbeeld ontdek dat bakteriese selle selfs na duisende jare in gletsers lewendig bly. Wanneer hulle vasgevang word, kan die sel se metabolisme 'n miljoen keer verlangsaam. Hulle gaan in 'n toestand waarin hulle nie meer groei nie, maar slegs DNA-skade herstel wat veroorsaak word deur kosmiese strale wat die ys binnedring. Goodyear spekuleer dat hierdie "stadige oorlewendes" dalk diegene is wat sy in College Valley gevind het - sy vermoed dat as Dragone en Firer 10 keer meer grond ontleed het, hulle hulle dalk in Roberts Massif of Schroeder Mountain gevind het.
Brent Christner, wat Antarktiese mikrobes aan die Universiteit van Florida in Gainesville bestudeer, glo dat hierdie hoë-hoogte, droë gronde die soektog na lewe op Mars kan help verbeter.
Hy het opgemerk dat die Viking 1 en Viking 2 ruimtetuie, wat in 1976 op Mars geland het, lewensopsporingseksperimente uitgevoer het, deels gebaseer op studies van laagliggende grond naby die kus van Antarktika, 'n streek genaamd die Droë Valleie. Sommige van hierdie gronde word nat van smeltwater in die somer. Hulle bevat nie net mikroörganismes nie, maar op sommige plekke ook klein wurms en ander diere.
In teenstelling hiermee kan die hoër, droë gronde van Mount Roberts en Mount Schroeder beter toetsgronde vir Mars-instrumente bied.
“Die oppervlak van Mars is baie sleg,” het Christner gesê. “Geen organisme op Aarde kan op die oppervlak oorleef nie” – ten minste nie die boonste duim of twee nie. Enige ruimtetuig wat daarheen gaan op soek na lewe, moet voorbereid wees om in van die moeilikste plekke op Aarde te opereer.
Kopiereg © 1996–2015 National Geographic Society. Kopiereg © National Geographic Partners, LLC, 2015-2023. Alle regte voorbehou.