Czy marsjański grunt jest zbyt suchy, aby mogło w nim istnieć życie?

Woda jest kluczowym elementem niezbędnym do powstania i przetrwania życia, które znamy. Nie ma w tym nic zaskakującego, że to właśnie ciała niebieskie na których występuje woda przyciągają naszą największą uwagę. Bardzo byśmy chcieli odkryć życie pozaziemskie i upewnić się w tym, że nie jesteśmy sami we Wszechświecie, prawda? Nie jest też wykluczone, że życie może powstać bez udziału wody, oparte nie na węglu, a krzemie, czy innym pierwiastku chemicznym, ale nie wiemy, jak takie życie mogłoby wyglądać i funkcjonować. Dlatego też skupiamy się na poszukiwaniu życia podobnego do ziemskiego.

Obecnie największym obszarem poszukiwań śladów życia pozaziemskiego jest Mars. Wiemy, że na Marsie jest całkiem dużo wody. Zarówno pod postacią lodu, jak i w płynnej formie. Kilka dni temu ogłoszone zostało odkrycie podpowierzchniowego jeziora niedaleko marsjańskiego bieguna południowego. Sugeruje się, że w przeszłości spory obszar Czerwonej Planety pokryty był przez ocean, a warunki klimatyczne panujące na powierzchni były znacznie bardziej zbliżone do ziemskich. Oznacza to, że mogło tam istnieć życie. Kto wie, być może to właśnie tam powstało życie, które następnie dało początek życiu na naszej planecie. Marsjańskie mikroby mogły trafić na Ziemię uwięzione w skałach wyrzuconych w przestrzeń kosmiczną na skutek uderzenia meteorytu. Jest to jednak temat na inny artykuł.

Dziś na powierzchni Marsa nie ma wody w stanie ciekłym. Niskie ciśnienie sprawia, że jakakolwiek jej ilość niemal natychmiast zagotowałaby się i wyparowała. Przeprowadzone w ostatnim czasie badania próbują odpowiedzieć na pytanie, czy marsjański grunt jest zbyt suchy, aby mogło w nim istnieć życie. W celu znalezienia odpowiedzi na to pytanie, zespół badaczy z NASA udał się w najsuchsze miejsce na Ziemi -  pustynię Atakama w Chile.

Atakama

Pustynia Atakama jest środowiskiem charakteryzującym się najwyższym stopniem podobieństwa do marsjańskiej powierzchni na Ziemi. Roczna suma opadów nie przekracza tam 100 mm. W niektórych miejscach nie zanotowano opadów od kiedy są prowadzone pomiary.

Atakama nie jest równomiernie sucha, co umożliwiło przeprowadzenie dokładnych badań. Nierównomiernie suche środowisko daje możliwość poszukiwania życia przy zmniejszających się opadach atmosferycznych. Dzięki określeniu, ile wody musi znajdować się w danym środowisku, aby nadawało się do zamieszkania, zespół badawczy był w stanie ustalić, gdzie istnieje granica, poza którą życie nie jest w stanie przetrwać.

Na Ziemi wszędzie znajdujemy dowody życia mikrobiologicznego. Jednak w ekstremalnych warunkach ważne jest, aby wiedzieć, czy mikroorganizm jest w stanie uśpienia i jego funkcje życiowe są ograniczone, czy też naprawdę żyje i się rozwija - astrobiolog Mary Beth Wilhelm.

Biolodzy definiują coś jako żywe, jeśli jest zdolne do wzrostu i rozmnażania. Jeśli mikroorganizmy znajdują się w stanie w stanie uśpienia lub spełniają tylko kilka podstawowych funkcji życiowych, umrą w ciągu jednego pokolenia, nie przekazując żadnej informacji genetycznej. Szukając potencjalnego życia na Marsie, naukowcy muszą zauważyć, że jego rozmnażanie ma miejsce, co prowadzi do wzrostu populacji i zmian genetycznych z pokolenia na pokolenie.

Ślady życia

W jaki sposób naukowcy dowiadują się, czy organizm rozwija się, czy też zwyczajnie wegetuje? Jedną z oznak jest stres. Życie wystarczająco długo, aby rozwijać się i przystosowywać na skrajnych pustyniach, takich jak Atacama - lub potencjalnie na Marsie - nie jest łatwym zadaniem.

Jeśli życie naprawdę rozwija się w tym niezwykle suchym środowisku, będzie to dla niego stresujące. Ponieważ uśpione życie nie jest w stanie nawet próbować wzrastać lub rozmnażać się, nie posiada markerów stresu, takich jak zmiany w strukturze niektórych cząsteczek komórek. Astrobiolodzy mogą szukać oznak tego stresu, aby znaleźć dowody na wzrost na suchych glebach.

Zespół naukowców pobrał próbki gleby z pustyni Atakama i przewiózł je do laboratorium, gdzie przeprowadzone zostały testy mające na celu identyfikację markerów stresu w próbkach.

Jeden ze znaczników stresu można znaleźć w lipidach, cząsteczkach tworzących zewnętrzną powierzchnię żywej komórki mikrobiologicznej, zwanej jej membraną. Kiedy komórki są narażone na stres, ich lipidy zmieniają strukturę, stając się bardziej sztywne.

Naukowcy znaleźli ten znacznik w komórkach pochodzących z mniej suchych części Atakamy, ale zabrakło go w mikroorganizmach pochodzących z najsuchszych rejonów, gdzie drobnoustroje powinny być bardziej narażone na stres. Na podstawie tych i innych wyników zespół uważa, że istnieje linia przejściowa pomiędzy momentem, w którym ilość wody jest wystarczająca do rozwoju życia, a momentem, w którym środowisko jest tak suche, że mikroorganizmy po prostu wegetują i nie rozwijają się.

Naukowcy potrafią określić, jak długo komórki były martwe, badając rodzaj cząsteczek zwanych aminokwasami, czyli budulce białek. Struktury tych aminokwasów przyjmują dwie formy, każda z nich jest lustrzanym odbiciem drugiej, jak para rąk.

Całe życie na Ziemi zbudowane jest z lewoskrętnych cząsteczek aminokwasów. Jednakże, gdy komórka umiera, niektóre z jej aminokwasów zmieniają się w znanym tempie w prawoskrętną strukturę, ostatecznie równoważąc się w stosunku 50-50 na przestrzeni wielu lat.

Patrząc na ten stosunek aminokwasów w mikroorganizmach pochodzących z najbardziej suchych gleb Atakamy, naukowcy znaleźli drobnoustroje, które były martwe przez co najmniej 10 000 lat.

Życie w marsjańskim gruncie

Okazuje się, że powierzchnia Czerwonej Planety jest do 1000 razy bardziej sucha niż najbardziej ubogie w wodę obszary Atakamy. Sprawia to, że jest bardzo mało prawdopodobne, iż w marsjańskim gruncie obecne jest życie. Nie oznacza to, że nie możemy w nim odnaleźć pozostałości marsjańskich mikroorganizmów.

Nawet w najbardziej suchych częściach Atakamy obecne są pozostałości życia pochodzącego ze znacznie bardziej wilgotnej przeszłości pustyni. Jak na początku artykułu zostało wspomniane, wiemy, że kiedyś Mars był dużo wilgotniejszą i bardziej podobną do Ziemi planetą niż teraz.

Być może poszukiwanie żywych organizmów na Marsie powinno zostać skierowane pod jego powierzchnię, gdzie możemy spotkać opisywane jeziora, a warunki - wciąż dalekie od ideału - są bardziej przyjazne życiu niż te panujące na powierzchni.

Tekst został również opublikowany na prowadzonym przeze mnie blogu - Kosmiczna Propaganda