Keski-Antarktiksen kallioharjanteen maaperässä ei ole koskaan ollut mikro-organismeja.
Tutkijat ovat ensimmäistä kertaa havainneet, ettei Maan pinnalla olevassa maaperässä näytä olevan elämää. Maaperä on peräisin kahdelta tuuliselta, kallioiselta harjanteelta Etelämantereen sisämaassa, 480 kilometrin päässä etelänavalta, missä tuhansien metrien paksuinen jää lävistää vuoret.
”Ihmiset ovat aina ajatelleet, että mikrobit ovat kestäviä ja voivat elää missä tahansa”, sanoo Noah Firer, mikrobiekologi Coloradon yliopistosta Boulderista, jonka tiimi tutkii maaperää. Loppujen lopuksi yksisoluisia organismeja on löydetty elävistä hydrotermisistä purkausaukoista, joiden lämpötila on yli 93 celsiusastetta, Etelämantereella 800 metrin paksuisen jään alla olevista järvistä ja jopa 36 000 metrin korkeudesta Maan stratosfääristä. Mutta vuoden työn jälkeen Ferrer ja hänen tohtoriopiskelijansa Nicholas Dragon eivät ole vieläkään löytäneet mitään elämän merkkejä keräämästään Etelämantereen maaperästä.
Firer ja Dragone tutkivat 11 eri vuoriston maaperää, jotka edustivat laajaa kirjoa olosuhteita. Alhaisempien ja vähemmän kylmien vuoristoalueiden maaperässä on bakteereja ja sieniä. Mutta joillakin kahden korkeimman, kuivimman ja kylmimmän vuoriston vuorilla ei ole merkkejä elämästä.
”Emme voi sanoa, että ne ovat steriilejä”, Ferrer sanoi. Mikrobiologit ovat tottuneet löytämään miljoonia soluja teelusikasta maata. Siksi hyvin pieni määrä (esim. 100 elinkelpoista solua) voi jäädä havaitsematta. ”Mutta tietääksemme ne eivät sisällä lainkaan mikro-organismeja.”
Olipa maaperä sitten todella eloton tai myöhemmin löydetty sisältämään eloonjääneitä soluja, JGR Biogeosciences -lehdessä äskettäin julkaistut uudet löydökset voivat auttaa elämän etsinnässä Marsissa. Etelämantereen maaperä on pysyvästi jäässä, täynnä myrkyllisiä suoloja, eikä siellä ole ollut paljon nestemäistä vettä kahteen miljoonaan vuoteen – samalla tavalla kuin Marsin maaperässä.
Ne kerättiin National Science Foundationin rahoittaman retkikunnan aikana tammikuussa 2018 Transantarktisten vuorten syrjäisille alueille. Ne kulkevat mantereen sisämaan läpi erottaen idässä sijaitsevan korkean napa-alueen ylätasangon lännessä sijaitsevasta matalasta jäästä. Tutkijat pystyttivät leirin Shackletonin jäätikölle, 60 mailin pituiselle jään hihnalle, joka virtaa vuoriston rotkoa pitkin. He käyttivät helikoptereita lentääkseen korkeille korkeuksille ja kerätäkseen näytteitä jäätiköltä ylös ja alas.
Jäätikön juurella, vain muutaman sadan jalan korkeudella merenpinnasta, sijaitsevilla lämpimillä ja kosteilla vuorilla he havaitsivat, että maaperässä eli seesaminsiementä pienempiä eläimiä: mikroskooppisia matoja, kahdeksanjalkaisia ​​karhukaisia, rataseläimiä ja pikkuruisia matoja, joita kutsutaan hyppyhäntäisiksi. Siivekäs hyönteisiksi. Nämä paljaat, hiekkamaat sisältävät alle tuhannesosan hyvin hoidetun nurmikon bakteereista, mikä riittää tarjoamaan ravintoa pinnan alla lymyileville pienille kasvinsyöjille.
Mutta nämä elämän merkit katosivat vähitellen ryhmän käydessä korkeammilla vuorilla syvemmällä jäätikössä. Jäätikön huipulla he vierailivat kahdella vuorella – Mount Schroederilla ja Mount Robertsilla – jotka ovat yli 2 100 metriä korkeita.
Vierailut Schroeder-vuorelle olivat raakoja, muistelee projektia johtanut Byron Adams, biologi Brigham Youngin yliopistosta Provossa, Utahissa. Lämpötila tänä kesäpäivänä on lähellä 0°F. Ulvova tuuli haihdutti hitaasti jään ja lumen, jättäen vuoret paljaiksi, mikä oli jatkuva uhka hiekan kaivamiseen tuotujen puutarhalapioiden nostamiselle ja heittämiselle. Maa on peittynyt punertaviin vulkaanisiin kiviin, jotka ovat satojen miljoonien vuosien aikana kuluneet tuulen ja sateen vaikutuksesta, jättäen ne syöpyneiksi ja kiillottuneiksi.
Kun tiedemiehet nostivat kiven, he havaitsivat, että sen pohja oli peittynyt valkoisten suolojen kuoreen – myrkyllisiin perkloraatin, kloraatin ja nitraatin kiteisiin. Perkloraatteja ja kloraatteja, rakettipolttoaineessa ja teollisessa valkaisuaineessa käytettyjä syövyttäviä suoloja, löytyy myös runsaasti Marsin pinnalta. Koska vettä ei ole huuhtoutumassa pois, suola kerääntyy näille kuiville Etelämantereen vuorille.
”Se on kuin näytteenottoa Marsissa”, Adams sanoi. Kun työnnät lapion maahan, ”tiedät olevasi ensimmäinen asia, joka häiritsee maaperää ikuisuuksiin – ehkä miljooniin vuosiin.”
Tutkijat ehdottivat, että jopa niin korkealla ja ankarimmissa olosuhteissa he löytäisivät maaperästä eläviä mikro-organismeja. Mutta nämä odotukset alkoivat hälvetä vuoden 2018 lopulla, kun Dragon käytti polymeraasiketjureaktiota (PCR) mikrobi-DNA:n havaitsemiseen maasta. Dragon testasi 204 näytettä jäätikön ylä- ja alapuolella sijaitsevilta vuorilta. Näytteet alemmilta, viileämmiltä vuorilta tuottivat suuria määriä DNA:ta, mutta useimpia (20 %) korkealla sijaitsevia näytteitä, mukaan lukien suurin osa Schroeder-vuorelta ja Roberts Massifilta, ei testattu tulosten saamiseksi, mikä viittaa siihen, että niissä oli hyvin vähän mikro-organismeja tai ehkä ei ollenkaan.
”Kun hän alkoi näyttää minulle tuloksia, ajattelin, että jokin on vialla”, Ferrell sanoi. Hän ajatteli, että näytteessä tai laboratoriolaitteissa täytyy olla jotain vikaa.
Sitten Dragon suoritti sarjan lisäkokeita etsiäkseen elämän merkkejä. Hän käsitteli maaperää glukoosilla nähdäkseen, muuntavatko tietyt maaperän organismit sen hiilidioksidiksi. Hän yritti löytää ATP-nimistä kemikaalia, jota kaikki maapallon elämä käyttää energian varastointiin. Useiden kuukausien ajan hän viljeli maaperän paloja erilaisissa ravinneseoksissa yrittäen saada olemassa olevat mikro-organismit kasvamaan pesäkkeiksi.
”Nick heitti keittiön lavuaarin näitä näytteitä kohti”, Ferrell sanoi. Kaikista näistä testeistä huolimatta hän ei vieläkään löytänyt mitään joistakin maaperistä. ”Se on todella hämmästyttävää.”
Kanadalaisen Guelphin yliopiston ympäristömikrobiologi Jacqueline Gurdial kutsuu tuloksia "houkutteleviksi", erityisesti Dragonin pyrkimyksiä selvittää, mitkä tekijät vaikuttavat mikro-organismien löytämisen todennäköisyyteen tietyssä paikassa. Hän havaitsi, että korkea korkeus ja korkeat kloraattipitoisuudet olivat vahvimmat ennustekijät elämän havaitsematta jäämiselle. "Tämä on erittäin mielenkiintoinen löytö", Goodyear sanoi. "Tämä kertoo meille paljon elämän rajoista Maassa."
Hän ei ole täysin vakuuttunut siitä, että heidän maaperänsä on todella elotonta, osittain omien kokemustensa perusteella toisessa osassa Etelämannerta.
Muutama vuosi sitten hän tutki maaperää samankaltaisessa ympäristössä Transantarktisilla vuorilla, 800 kilometriä Shackletonin jäätiköstä luoteeseen sijaitsevassa University Valley -nimisessä paikassa, jossa ei ehkä ole ollut merkittävää kosteutta tai sulamislämpötiloja 120 000 vuoteen. Kun hän inkuboi sitä 20 kuukautta -1 °C:ssa, joka on tyypillinen kesälämpötila laaksossa, maaperässä ei näkynyt elon merkkejä. Mutta kun hän lämmitti maaperänäytteitä muutaman asteen pakkasen yläpuolelle, joissakin niistä näkyi bakteerikasvua.
Esimerkiksi tiedemiehet ovat havainneet, että bakteerisolut pysyvät elossa jopa tuhansien vuosien jälkeen jäätiköissä. Kun ne jäävät loukkuun, solun aineenvaihdunta voi hidastua miljoona kertaa. Ne menevät tilaan, jossa ne eivät enää kasva, vaan ainoastaan ​​korjaavat jään läpäisevien kosmisten säteiden aiheuttamia DNA-vaurioita. Goodyear arvelee, että nämä "hitaat eloonjääneet" saattavat olla niitä, jotka hän löysi College Valleysta – hän epäilee, että jos Dragone ja Firer olisivat analysoineet kymmenen kertaa enemmän maaperää, he olisivat saattaneet löytää niitä Robertsin massiivista tai Schroeder-vuoresta.
Brent Christner, joka tutkii Etelämantereen mikrobeja Floridan yliopistossa Gainesvillessä, uskoo, että nämä korkealla sijaitsevat, kuivat maaperät voisivat auttaa parantamaan elämän etsintää Marsissa.
Hän huomautti, että Viking 1- ja Viking 2 -luotaimet, jotka laskeutuivat Marsiin vuonna 1976, suorittivat elämän havaitsemiseen tähtääviä kokeita, jotka perustuivat osittain Etelämantereen rannikon lähellä sijaitsevan alan maaperän tutkimuksiin. Aluetta kutsutaan kuiviksi laaksoiksi. Jotkut näistä maaperistä kastuvat kesällä sulamisveden vuoksi. Niissä elää paitsi mikro-organismeja, myös joissakin paikoissa pieniä matoja ja muita eläimiä.
Sitä vastoin korkeammat, kuivat maaperät Mount Robertsilla ja Mount Schroederilla saattavat tarjota parempia testausalueita Marsin instrumenteille.
”Marsin pinta on erittäin huonossa kunnossa”, Christner sanoi. ”Yksikään organismi maapallolla ei voi selviytyä pinnalla” – ainakaan sentin tai parin kerroksen korkeudella. Kaikkien sinne elämää etsimään lähtevien avaruusalusten on oltava valmiita toimimaan joissakin maapallon ankarimmissa paikoissa.
Tekijänoikeus © 1996–2015 National Geographic Society. Tekijänoikeus © National Geographic Partners, LLC, 2015–2023. Kaikki oikeudet pidätetään.