Siden 1970-tallet, da Voyager sonder tatt bilder av Europas isete overflate, har forskere mistenkt at det kan eksistere liv i indre hav av måner i det ytre solsystemet. Siden den gang har andre bevis kommet frem som har styrket denne teorien, alt fra isete plumes på Europa og Enceladus, interiørmodeller for hydrotermisk aktivitet og til og med den banebrytende oppdagelsen av komplekse organiske molekyler i Enceladus 'plumes.
Noen steder i det ytre solsystemet er forholdene imidlertid veldig kalde, og vann kan bare eksistere i flytende form på grunn av tilstedeværelsen av giftige frostvæske-kjemikalier. I følge en ny studie fra et internasjonalt team av forskere er det imidlertid mulig at bakterier kan overleve i disse skinnende miljøene. Dette er gode nyheter for de som håper på å finne bevis på liv i ekstreme miljøer i solsystemet.
Studien som beskriver funnene deres, med tittelen “Enhanced Microbial Survivability in Subzero Brines”, dukket nylig opp i det vitenskapelige tidsskriftet Astrobiologi. Studien ble utført av Jacob Heinz fra Centre of Astronomy and Astrophysics ved Technical University of Berlin (TUB), og inkluderte medlemmer fra Tufts University, Imperial College London og Washington State University.
I utgangspunktet antas det at indre hav eksisterer på grunn av tilstedeværelsen av visse kjemikalier og salter (for eksempel ammoniakk) på kropper som Ceres, Callisto, Triton og Pluto - som enten er langt fra solen eller ikke har indre oppvarmingsmekanismer. Disse "frostvæske" -forbindelsene sikrer at havene deres har lavere frysepunkt, men skaper et miljø som vil være for kaldt og giftig for livet slik vi kjenner det.
For studiens skyld prøvde teamet å avgjøre om mikrober faktisk kunne overleve i disse miljøene ved å gjennomføre tester med Planococcus halocryophilus, en bakterie som finnes i den arktiske permafrosten. De utsatte deretter disse bakteriene for løsninger av natrium, magnesium og kalsiumklorid samt perklorat, en kjemisk forbindelse som ble funnet av Phoenix lander på Mars.
De utsatte deretter løsningene for temperaturer fra + 25 ° C til -30 ° C gjennom flere fryse- og tine-sykluser. Det de fant var at bakterienes overlevelsesgrad var avhengig av løsningen og temperaturene som var involvert. For eksempel hadde bakterier suspendert i klorholdige (saltoppløsning) prøver bedre sjanser for å overleve sammenlignet med de i perkloratholdige prøver - selv om overlevelsesraten økte jo mer temperaturen ble senket.
For eksempel fant teamet ut at bakterier i en natriumkloridoppløsning (NaCl) døde i løpet av to uker ved romtemperatur. Men da temperaturene ble senket til 4 ° C, begynte overlevelsesevnen å øke, og nesten alle bakteriene overlevde når temperaturen nådde -15 ° C. I mellomtiden hadde bakterier i magnesium- og kalsiumkloridløsningene høye overlevelsesrater ved –30 ° C (-22 ° F).
Resultatene varierte også for de tre saltløsningene, avhengig av temperaturen. Bakterier i kalsiumklorid (CaCl2) hadde signifikant lavere overlevelsesgrad enn de i natriumklorid (NaCl) og magnesiumklorid (MgCl2) mellom 4 og 25 ° C (39 og 77 ° F), men lavere temperaturer økte overlevelsen hos alle tre. Overlevelsesgraden i perkloratoppløsningen var langt lavere enn i andre løsninger.
Imidlertid var dette generelt i løsninger hvor perklorat utgjorde 50% av massen av den totale løsningen (som var nødvendig for at vannet skulle forbli flytende ved lavere temperaturer), noe som ville være betydelig giftig. Ved konsentrasjoner på 10% var bakterier fremdeles i stand til å vokse. Dette er halvgode nyheter for Mars, der jorden inneholder mindre enn en vektprosent perklorat.
Heinz påpekte imidlertid også at saltkonsentrasjoner i jord er annerledes enn de i en løsning. Fortsatt kan dette være gode nyheter når det gjelder Mars, siden temperaturer og nedbørnivåer det er veldig likt deler av Jorden - Atacama-ørkenen og deler av Antarktis. Det faktum at bakterier har, kan overleve slike miljøer på jorden, indikerer at de også kunne overleve på Mars.
Generelt indikerte forskningen at kaldere temperaturer øker mikrobiell overlevelsesevne, men dette avhenger av typen mikrobe og sammensetningen av den kjemiske løsningen. Som Heinz fortalte Astrobiology Magazine:
"[A] ll-reaksjoner, inkludert de som dreper celler, er tregere ved lavere temperaturer, men bakteriell overlevelsesevne økte ikke mye ved lavere temperaturer i perkloratløsningen, mens lavere temperaturer i kalsiumkloridløsninger ga en markant økning i overlevelsesevne. "
Teamet fant også ut at bakterier gjorde det bedre i saltere løsninger når det gjaldt frysing og tining av sykluser. Til slutt indikerer resultatene at overlevelsesevne alt kommer til en forsiktig balanse. Mens lavere konsentrasjoner av kjemiske salter medførte at bakterier kunne overleve og til og med vokse, vil temperaturene der vannet forblir i flytende tilstand reduseres. Det indikerte også at salte løsninger forbedrer bakterienes overlevelsesnivå når det gjelder frysing og tining.
Selvfølgelig la teamet vekt på at bare fordi bakterier kan eksistere under visse forhold, betyr det ikke at de vil trives der. Som Theresa Fisher, en doktorgradsstudent ved Arizona State University's School of Earth and Space Exploration og en medforfatter på studien, forklarte:
”Overlevelse kontra vekst er en veldig viktig skille, men livet klarer likevel å overraske oss. Noen bakterier kan ikke bare overleve i lave temperaturer, men krever at de metaboliserer og trives. Vi bør prøve å være habil når vi antar hva som er nødvendig for at en organisme skal trives, ikke bare overleve. ”
Som sådan jobber Heinz og kollegene for tiden med en annen studie for å finne ut hvordan forskjellige konsentrasjoner av salter over forskjellige temperaturer påvirker bakterieutbredelse. I mellomtiden er denne studien og andre lignende i stand til å gi en viss unik innsikt i mulighetene for utenomjordisk liv ved å plassere begrensninger for hva slags forhold de kan overleve og vokse i.
Disse studiene gir også hjelp når det gjelder leting etter utenomjordisk liv, siden det å vite hvor livet kan eksistere lar oss fokusere søkeinnsatsen. I løpet av de kommende årene vil oppdrag til Europa, Enceladus, Titan og andre steder i solsystemet lete etter biosignaturer som indikerer tilstedeværelsen av liv på eller innenfor disse kroppene. Når du vet at livet kan overleve i kalde, kollige miljøer, åpnes det for flere muligheter.
