Analogowe warunki eksterrarne a aktywność biomy – niskie ciśnienie

Eksperyment

Eksperyment w M.W. Keck Labroatory. Na zdjęciu badaczki R. Mickol i N. Sinha. źródło: Uniwersytet w Arkansas

Mikroby należące do najprostszych żywych organizmów obecnych na Ziemi prawdopodobnie dobrze dostosowałyby się do bardzo rzadkiej atmosfery Czerwonej Planety. Do takich wniosków doszli badacze z uniwersytetu w Arkansas.

Powierzchnia Marsa jest zimna i sucha, ale wiele obserwacji dowodzi, że miliardy lat temu świat ten pokrywały rzeki, jeziora i oceany. Wychodząc z założenia, że życie rozwija się obok wody badacze zasugerowali, że w odległej przeszłości rozwinęło się ono na Marsie i ewentualnie przetrwało do dzisiaj, skryte głęboko pod powierzchnią planety.

Mikroorganizmy znajdujemy w każdym środowisku obecnym na Ziemi przekonuje Rebecca Mickol, kierująca badaniem. Uważamy, że podobne proste formy życia istnieją na najbliższych planetach i księżycachSprawozdanie z “Low pressure tolerance by methanogens in an aqueous environment: Implications for subsurface life on Mars” opublikowano w tym roku na łamach Origins of Life and Evolution of Biospheres, specjalistycznym piśmie poświęconym astrobioogii (wydawane od roku 1968!).

Screen Shot 2017-05-02 at 09.14.20 1

Metanogeny zamknięte w szklanych fiołkach razem ze symulowanym marsjańskim gruntem i pożywką gotowe do zamknięcia w komorze próżniowej. żródło: R. Mickol

Badacze założyli, że wykryty w atmosferze Marsa metan jest pochodzenia biologicznego i skupili się na obserwacji mikrobów produkujących ten gaz w symulowanych ekstremalnych warunkach Czerwonej Planety.

Bakterie, w badaniu określone mianem metanogenów, występują w wielu miejscach na Ziemi i należą do najprostszych form życia. Nie potrzebują tlenu (są to organizmy anareobowe) a ich metabolizm zasilany jest energią wiązań chemicznych związków wodoru. Metanogeny nie potrafią przeprowadzać fotosyntezy chociaż podobnie jak u roślin podstawowy składnik chemii życia czerpią z dwutlenku węgla.

Taki bagaż ewolucyjnego przystosowania do życia ma szansę sprawdzić się w niegościnnym środowisku Marsa. Ukryte przed szkodliwym promieniowaniem UV metanogeny mogły przetrwać pod powierzchnią Marsa miliardy lat. Amerykanki skupiły swoje wysiłki na sprawdzeniu tej teorii.

Przez blisko rok w kontrolowanym środowisku obserwowno 4 gatunki produkujących metan bakterii Methanothermobacter wolfeii, Methanosarcina barkeri, Methanobacterium formicicum i Methanococcus maripaludis. Badacze symulowali dynamikę cieczy i gazów w szklanych fiołkach poddanych bardzo niskim ciśnieniom, nawet 6 tysięcy razy niższym od ciśnienia ziemskiej atmosfery. Mikroorganizmy wydawały się nie zwracać uwagi na bardzo rzadkie powietrze. Badanie dowodzi, że niskie ciśnienie w zasadzie nie ma wpływu na przetrwanie mikroorganizmów – podsumowała Mickol.

W następnym etapie badania temperatura otoczenia zostanie obniżona do -100 st C. Takie warunki jeszcze bardziej zbliżą eksperyment do prawdziwego środowiska jakie dla mikrobów oferuje Mars. Sprawozdanie powinno ukazać się jeszcze w tym roku.

Badaczka podkreśla, że jej praca nie dowodzi istnienia życia na innych planetach. Przy tak dużej różnorodności organizmów zamieszkujących zupełnie różne środowiska na Ziemi istnieje duże prawdopodobieństwo, że życie – proste bakterie i mikroorganizmy – występuje także gdzieś poza Ziemią. My staramy się dowieść czy jest to możliwe.

Badanie jest częścią programu NASA Astrobiology.

[UPDATE]Spora część Marsjańskiego terenu jest obecnie skażona. Przypuszcza się, że istotny jest wpływ promieniowania UV które przeszywa powierzchnię planety na parę metrów wgłąb wywołując reakcje chemiczne niesprzyjające aktywności biologicznej – wbrew temu o czym traktował powyższy artykuł. Naukowcy przekonują, że odpowiedzialne są szkła przyciemniające oraz właściwe poziomy soli mineralnych. W odpowiedzi na te niewesołe bądź co bądź wieści chiński astrobiolog To Wei proponuje trzymać się czapy i wypłukać zabrudzenia dużą ilością miękkiej wody[/UPDATE]

(na podst. astrobio.net, UPDATE: theguardian.com)

Atmosferyczne wieści z Czerwonej Planety

Na dzisiejszej konferencji (możecie obejrzeć online pod tym adresem) zespół naukowców JPL podsumował dotychczasowe badania atmosfery Marsa przeprowadzone w kraterze Gale’a. Wyniki badań pomogą zrozumieć co stało się z gazową otoczką planety na przestrzeni dziejów. Z punktu widzenia astrobiologii te informacje pełnią kluczową rolę w odpowiedzi na pytanie o życie na Czerwonej Planecie.

Naukowcy przypuszczają, że w przeszłości atmosfera planety znacznie różniła się od obecnej. Możliwą stratę gazów z górnej warstwy ma wyjaśnić planowana na 2014 rok misja MAVEN. Być może to pole magnetyczne utrzymuje gazy przy powierzchni planety. Jak pamiętacie, na Marsie takiego pola nie ma, obserwujemy tylko lokalne artefakty.

Dziś atmosfera Marsa jest bardzo rzadka, niemal 100 razy rzadsza od ziemskiej.  SAM w ostatnim miesiącu wchłonął do swojej komory pomiarowej porcję marsjańskiego powietrza w poszukiwaniu informacji o procentowej zawartości gazów w atmosferze i stosunku izotopów węgla w CO2 i CH4.

Badanie składu atmosfery potwierdziło to, co już wiedzieliśmy. Powietrze Marsa to dwutlenek węgla, argon, azot i w ułamku procenta tlenu i tlenku węgla (grafika obok). Póki co brak danych o gazach występujących w śladowych ilościach, w tym o metanie.

Izotopy to atomy tego samego pierwiastka różniące się masą jądra. Analiza izotopów C w marsjańskim CO2 wykazała straty lżejszych jąder węgla budujących cząsteczki gazu. Może to być spowodowane ulatnianiem się gazów z wyższych warstw atmosfery do kosmicznej pustki.

Rezultat badań marsjańskiego argonu okazał się zgodny z badaniami przeprowadzonymi na Ziemi na meteorycie z Czerwonej Planety.

TLS w akcji, źródło: NASA/JPL

W badaniu procentowej zawartości gazów atmosferycznych posłużono się metodą spektrometrii masowej. Analizę izotopową wykonana za pomocą lasera. Posługując się techniką spektrometrii laserowej jesteśmy w stanie określić niemalże co do cząsteczki zawartość konkretnego gazu w badanej próbce. Zawdzięczamy to niespotykanej czułości TLS (Tunable Laser Spectrometer), który jest częścią wyposażenia SAM. W niedalekiej przyszłości naukowcy planują uruchomić trzeci instrument SAM czyli chromatograf gazowy, który potrafi wytrącić poszczególne gazy z badanej próbki.

źródło: NASA/JPL

Pisałem wcześniej o metanowej zagadce na Marsie. Przypuszcza się, że na planecie występuje cykl metanowy. W trakcie wczesnej marsjańskiej wiosny (czyli obecnie) teoretyczny cykl dopiero się rozpoczyna i w kraterze Gale’a gazu nie powinno być właściwie wcale – co potwierdziły badania. Jednak brak wiadomości o CH4 w tym przypadku nie oznacza dobrej wiadomości, to znaczy potwierdzenia teoretycznego cyklu. Musimy poczekać do marsjańskiej jesieni, czyli cały rok, by powtórzyć badanie w momencie metanowego maksimum, żeby mieć pewność co się tam dzieje. Chris Webster, zajmujący się badaniami SAM, wypowiada się o nich z entuzjazmem. Samo poszukiwanie tego gazu jest dla nas ekscytujące – stwierdził.

W nadchodzących tygodniach łazik powinien osiągnąć Gleneleg – punkt, w którym zbiegają się trzy różne warstwy skalne. Wtedy też po raz pierwszy uruchomione zostanie marsjańskie wiertło i pierwsze poszukiwania związków organicznych (organików) w materiale skalnym.

Pozostańcie z nami i trzymajcie kciuki za pracowitych naukowców JPL. Ich codzienna zmiana zaczyna się każdego dnia o 40 minut wcześniej i na pewno liczą na Wasze wsparcie 🙂