Mars is niet bepaald een vriendelijke plek voor het leven zoals we die kennen. Terwijl de temperaturen op de evenaar in de zomer rond het middaguur kunnen oplopen tot een zachte 35 ° C (95 ° F), is de gemiddelde temperatuur aan het oppervlak -63 ° C (-82 ° F) en kan deze zo laag worden als -143 ° C (-226 ° F) tijdens de winter in de poolgebieden. De atmosferische druk is ongeveer de helft van een procent van de aarde en het oppervlak wordt blootgesteld aan een aanzienlijke hoeveelheid straling.
Tot nu toe was niemand zeker of micro-organismen in deze extreme omgeving zouden kunnen overleven. Maar dankzij een nieuwe studie door een team van onderzoekers van de Lomonosov Moscow State University (LMSU), kunnen we nu mogelijk beperkingen opleggen aan welke soorten omstandigheden micro-organismen kunnen weerstaan. Deze studie kan daarom belangrijke implicaties hebben voor de jacht op leven elders in het zonnestelsel, en misschien zelfs daarbuiten!
De studie, getiteld "100 kGy gamma-aangetaste microbiële gemeenschappen binnen de oude Arctische permafrost onder gesimuleerde omstandigheden op Mars", verscheen onlangs in het wetenschappelijke tijdschrift Extremofielen. Het onderzoeksteam, dat werd geleid door Vladimir S. Cheptsov van LMSU, bestond uit leden van de Russian Academy of Sciences, St. Petersburg State Polytechnical University, het Kurchatov Institute en de Ural Federal University.
Omwille van hun studie veronderstelde het onderzoeksteam dat temperatuur- en drukomstandigheden niet de verzachtende factoren zouden zijn, maar eerder straling. Als zodanig voerden ze tests uit waarbij microbiële gemeenschappen in gesimuleerde Martiaanse regolith vervolgens werden bestraald. De gesimuleerde regoliet bestond uit sedimentair gesteente dat permafrost bevatte, dat vervolgens werd onderworpen aan lage temperatuur en lage druk.
Zoals Vladimir S. Cheptsov, een postdoctorale student aan de Lomonosov MSU-afdeling Bodembiologie en co-auteur van het papier, uitlegde in een LMSU-persverklaring:
“We hebben de gezamenlijke impact van een aantal fysische factoren (gammastraling, lage druk, lage temperatuur) op de microbiële gemeenschappen in het oude poolgebied permafrost bestudeerd. We hebben ook een uniek door de natuur gemaakt object bestudeerd: de oude permafrost die ongeveer 2 miljoen jaar niet is gesmolten. Kort samengevat hebben we een simulatie-experiment uitgevoerd dat de condities van cryo-conservering in Martian regolith behandelde. Het is ook belangrijk dat we in dit artikel het effect van hoge doses (100 kGy) gammastraling op de vitaliteit van prokaryoten bestudeerden, terwijl in eerdere studies nooit levende prokaryoten werden gevonden na doses hoger dan 80 kGy. "
Om Martiaanse omstandigheden te simuleren, gebruikte het team een originele constante klimaatkamer, die de lage temperatuur en atmosferische druk handhaafde. Vervolgens hebben ze de micro-organismen blootgesteld aan verschillende niveaus van gammastraling. Wat ze ontdekten was dat de microbiële gemeenschappen een hoge weerstand vertoonden tegen de temperatuur en drukomstandigheden in de gesimuleerde Marsomgeving.
Nadat ze de microben begonnen te bestralen, merkten ze echter verschillende verschillen op tussen het bestraalde monster en het controlemonster. Terwijl het totale aantal prokaryote cellen en het aantal metabolisch actieve bacteriële cellen consistent bleven met de controleniveaus, nam het aantal bestraalde bacteriën af met twee ordes van grootte, terwijl het aantal metabolisch actieve cellen van archaea ook drievoudig afnam.
Het team merkte ook op dat er binnen het blootgestelde monster van permafrost een hoge biodiversiteit aan bacteriën was en dat deze bacterie een aanzienlijke structurele verandering onderging nadat deze was bestraald. Bijvoorbeeld populaties van actinobacteriën zoals Arthrobacter- een veel voorkomend genus dat in de bodem voorkomt - was niet aanwezig in de controlemonsters, maar werd de overheersende factor in de blootgestelde bacteriegemeenschappen.
Kortom, deze resultaten gaven aan dat micro-organismen op Mars beter te overleven zijn dan eerder werd gedacht. Naast dat ze de koude temperaturen en lage atmosferische druk kunnen overleven, zijn ze ook in staat om de soorten stralingsomstandigheden die op het oppervlak voorkomen te overleven. Zoals Cheptsov uitlegde:
“De resultaten van de studie wijzen op de mogelijkheid van langdurige cryoconservering van levensvatbare micro-organismen in de regioliet van Mars. De intensiteit van ioniserende straling op het oppervlak van Mars is 0,05-0,076 Gy / jaar en neemt af met de diepte. Rekening houdend met de stralingsintensiteit in de Mars-regoliet, maken de verkregen gegevens het mogelijk aan te nemen dat hypothetische Mars-ecosystemen gedurende ten minste 1,3 miljoen jaar in een anabiotische toestand in de oppervlaktelaag van de regoliet (beschermd tegen UV-straling) kunnen worden bewaard, op een diepte van twee meter gedurende maar liefst 3,3 miljoen jaar en op een diepte van vijf meter gedurende minimaal 20 miljoen jaar. De verkregen gegevens kunnen ook worden gebruikt om de mogelijkheid te beoordelen om levensvatbare micro-organismen op andere objecten van het zonnestelsel en binnen kleine lichamen in de ruimte te detecteren. ”
Deze studie was om meerdere redenen significant. Aan de ene kant konden de auteurs voor het eerst bewijzen dat prokaryote bacteriën de straling kunnen overleven met meer dan 80 kGy - iets waarvan eerder werd gedacht dat het onmogelijk was. Ze toonden ook aan dat ondanks de moeilijke omstandigheden micro-organismen nog steeds op Mars kunnen leven, bewaard in de permafrost en de bodem.
De studie toont ook het belang aan van het overwegen van zowel buitenaardse als kosmische factoren bij het bepalen waar en onder welke omstandigheden levende organismen kunnen overleven. Last but not least heeft deze studie iets gedaan dat geen enkele eerdere studie heeft gedaan, namelijk het definiëren van de grenzen van stralingsweerstand voor micro-organismen op Mars - specifiek binnen regolith en op verschillende diepten.
Deze informatie is van onschatbare waarde voor toekomstige missies naar Mars en andere locaties in het zonnestelsel, en misschien zelfs met de studie van exoplaneten. Als we weten in welke omstandigheden het leven zal gedijen, kunnen we bepalen waar we naar tekenen moeten zoeken. En bij het voorbereiden van missies met andere woorden, zal het ook wetenschappers laten weten welke locaties ze moeten vermijden, zodat besmetting van inheemse ecosystemen kan worden voorkomen.
