Kaj na Zemlji bi lahko živelo v slani vodi na Marsu? Pojasnjuje strokovnjak

Dominion (2018) - full documentary [Official] (Julij 2019).

Anonim

Mučenje novih dokazov je pokazalo, da je na Marsu lahko slano jezero pod ledenikom. Medtem ko slanica pri temperaturah zamrzovanja ne zveni kot najbolj gostoljubna okolja, je težko upreti razmišljati o tem, ali bi lahko organsko življenje preživelo ali celo živelo.

Kakšna oblika življenja bi lahko bila? Ker je bil Mars nekdaj bolj vodni kraj, se lahko dejansko zavaruje kakšna starodavna oblika življenja - bodisi fosilizirana ali živa. Možno je tudi, da so mikrobi iz Zemlje naključno onesnažili planet v preteklih vesoljskih misijah in da ni verjeten, da zdaj živijo v jezeru.

Malo je verjetno, da bi našli večje živali v jezeru, čeprav. Obstajajo nekatere žuželke, ribe in drugi organizmi na Zemlji, ki so zmožni življenja pri podzemnih temperaturah. Marsa pa nima hrane, ki je potrebna za vzdrževanje višjih organizmov. Nasprotno pa so številni mikroorganizmi sposobni naseliti sovražna okolja, tudi če niso prisotni nobeni drugi organizmi.

V raziskavi na Zemlji vemo, da lahko številni mikrobi preživijo v slanici. Ena nedavna študija je pokazala, da so skupnosti takšnih "halofilnih mikrobov", organizmov, ki so prilagojeni, da živijo na visoki ravni soli, raznovrstni in bogati z biomaso - tudi če so nasičeni z natrijevim kloridom (namizna sol).

Mnogi kopenski halofili so težki - zelo strpni do ultravijolične svetlobe in nizkih temperatur. Nekateri so sposobni celičnega dihanja brez kisika. Določeni halofilni mikrobi - vključno s plesni Aspergillus penicillioides, bakterije Halanaerobium in organizmi, ki proizvajajo metan, znani kot arhea - morda lahko preživijo v martinski slanici.

Nizka temperatura

Glavna ovira za življenje je verjetno prekomerno nizka temperatura (približno -70 ° C). Vendar pa so temperature na Marsu dejansko manj hladne od tistih, ki se uporabljajo v zamrzovalnikih na Zemlji za ohranjanje mikrobnih celic ali drugega biološkega materiala v mirujočem, vendar vzdržljivem stanju (od -70 ° C do -80 ° C). Še več, nekatere soli lahko dejansko preprečijo zmrzovanje slanic tudi pri temperaturah, ki so nižje od tistih, ki se pričakujejo v Martijanskem jezeru. Zato je nedvomno, da bi se nekateri mikrobni sistemi ohranili (in verjetno preživeli) na Marsu.

Dejansko vemo, da lahko mikrobi preživijo dolga obdobja v mirujočem stanju - tudi brez tekoče vode. Še vedno nismo prepričani, kako dolgo, a verjetno na tisoče let in morda še dlje. Rastline in živali, kot so okrogli črvi, ki so bolj ranljivi za poškodbe kot nekateri mikrobi, so bili obnovljeni iz permafrosta, potem ko so ostali zamrznjeni za približno 30.000 do 42.000 let na Zemlji.

Mikrobi so bili tudi pridobljeni iz tekočin v starih solnih kristalih. In fosilizirane celice nekega prvega življenja na Zemlji so bile ohranjene v starodavnih kamninah - vključno s tistimi, ki so povezane s solmi.

Vrste soli

Še težje je dokazati, da so celice lahko aktivne v martianskih pogojih. Tekoča voda je bistvenega pomena za delovanje mikroorganizmov in vodna telesa na Zemlji, ki podpirajo populacije celic, se lahko močno razlikujejo po merah - od oceanov ali jezer do tankih plasti molekul vode, ki so nevidne golim očesom.

Sol pomaga ugotoviti, ali lahko mikrobiološka aktivnost poteka v vodi. Delež molekul vode v raztopini se imenuje relativna molska frakcija vode - imenovana tudi "vodna dejavnost". Ta parameter lahko narekuje, ali je življenje verjetno na določeni lokaciji in času. Vsi mikroorganizmi imajo optimalno vrednost za vodno aktivnost in najmanjšo vrednost, pri kateri se njihova presnovna aktivnost ustavi (to se zelo razlikuje, odvisno od mikrobe in okoljskih razmer).

Vrste soli in hranilnih snovi, raztopljenih v vodi, vplivajo na aktivnost vode. Nekateri raztopljeni materiali tako razredčijo molekule vode in jih držijo s kemičnimi vezmi, včasih preprečujejo dostop do celic. Kemična narava raztopljenih spojin zato lahko ugotovi, ali so beljakovine, membrane in drugi sistemi, ki so odvisni od življenj, zadostna stabilnost in fleksibilnost, da ostanejo nepoškodovani in funkcionalni.

Medtem ko so slanice, ki jih prevladuje natrijev klorid, daleč najpogosteje na Zemlji, so bile na starodavnem Marsu običajne sulfatne soli in danes še vedno prevladujejo. Ampak ne moremo biti prepričani, ali gre za to vrsto soli, ki je prisotna v jezeru na Marsu. Če je, je morda slaba novica za mikrobe. Ena študija je pokazala, da imajo lahko slane soli, ki vsebujejo sulfatne soli, dejansko višjo ionsko moč (merilo električne raztopine solne raztopine) od tistih, ki jih najdemo na Zemlji, zaradi česar so lahko manj bivalne. Točen mehanizem, na katerem temelji ta, pa ostaja nejasen.

Druge vrste soli, vključno z magnezijevim kloridom in perklorati, povečujejo fleksibilnost bioloških molekul pri nenavadnih temperaturah in tako povečujejo celični presnovek. Takšne soli, ki so znane kot "kaotropične", lahko omogočajo rast mikrobov pri precej nižjih temperaturah kot običajno. Prisotnost drugih organskih snovi, ki so kaotropne - vključno z glicerolom, alkoholom in fruktozo - lahko tudi spodbudijo presnovo celic pod (sovražnimi pogoji), na primer pri nizki ali nizki vodni aktivnosti.

Torej slane slane so zapletene in, medtem ko vemo veliko o biophysical omejitvah za življenje na Zemlji, malo je znano o stresni biologiji večine zemeljskih mikrobov. Če potrdimo podglacialno slano jezero na Marsu, moramo najprej ugotoviti, katere soli so, da bi vedeli več o posledicah za celično življenje.

Konzervacijska komora?

Torej, od tistega, kar vemo o življenju na Zemlji, lahko povzročimo nizko vodno aktivnost, soli, kaotropne razmere in temperature okoli -70 ° C, da bi ohranili življenje. Vendar ohranitev ni popolnoma enaka kot živa in brca. Znane omejitve rasti na Zemlji ležijo v območju od -15 ° C do -20 ° C za najbolj odporne mikrobne vrste. Meje celičnega metabolizma ležijo nekje v razponu od -20 ° C do -40 ° C. To pomeni, da do zdaj ni zemeljskega mikroba, ki bi lahko ohranila celično funkcijo pod pogoji, ki se na splošno pojavljajo na Marsu.

Če so zemeljski mikrobi resnično prisotni v marzijskem okolju, so morda še živi še neaktivni in verjetno bodo imeli možnost nadaljevati dejavnost, ko se lokalna temperatura poveča na biološko dopustno raven. In ko je na Marsu aktivno življenje, je logično domnevati, da bo prišlo tudi do razvoja tega življenja.

Podglacialno slano martinsko jezero je v resnici bolj verjetno, da deluje kot konzervacijska komora kot zibelka življenja. Kljub temu pa je še vedno izjemno zanimiva novica, zaradi česar je jezero popolna tarča za prihodnje vesoljske misije, namenjene iskanju znakov starodavnega življenja.

menu
menu