Ο Άρης δεν είναι ακριβώς ένα φιλικό μέρος για τη ζωή όπως το γνωρίζουμε. Ενώ οι θερμοκρασίες στον ισημερινό μπορούν να φτάσουν τόσο ψηλά όσο στους βολικούς 35 ° C (95 ° F) το καλοκαίρι το μεσημέρι, η μέση θερμοκρασία στην επιφάνεια είναι -63 ° C (-82 ° F) και μπορεί να φτάσει τόσο χαμηλά όσο -143 ° C (-226 ° F) κατά τη διάρκεια του χειμώνα στις πολικές περιοχές. Η ατμοσφαιρική πίεση της είναι περίπου το μισό του ενός τοις εκατό της Γης και η επιφάνεια εκτίθεται σε σημαντική ποσότητα ακτινοβολίας.
Μέχρι τώρα, κανείς δεν ήταν σίγουρος αν οι μικροοργανισμοί θα μπορούσαν να επιβιώσουν σε αυτό το ακραίο περιβάλλον. Αλλά χάρη σε μια νέα μελέτη από μια ομάδα ερευνητών από το κρατικό πανεπιστήμιο Lomonosov της Μόσχας (LMSU), μπορεί τώρα να είμαστε σε θέση να θέσουμε περιορισμούς σε τι είδους συνθήκες μπορούν να αντέξουν οι μικροοργανισμοί. Αυτή η μελέτη θα μπορούσε επομένως να έχει σημαντικές επιπτώσεις στο κυνήγι της ζωής αλλού στο Ηλιακό Σύστημα, και ίσως ακόμη και πέρα!
Η μελέτη, με τίτλο «Μικροβιακές κοινότητες 100 kGy που έχουν προσβληθεί από γάμμα εντός της αρχαίας Αρκτικής permafrost υπό προσομοιωμένες συνθήκες του Άρη», εμφανίστηκε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό Εξτρεμισόφιλοι. Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον Vladimir S. Cheptsov του LMSU, περιελάμβανε μέλη από τη Ρωσική Ακαδημία Επιστημών, το Πολυτεχνικό Πανεπιστήμιο της Αγίας Πετρούπολης, το Ινστιτούτο Kurchatov και το Ομοσπονδιακό Πανεπιστήμιο Ural.
Για χάρη της μελέτης τους, η ερευνητική ομάδα υπέθεσε ότι οι συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης δεν θα ήταν οι ελαφρυντικοί παράγοντες, αλλά η ακτινοβολία. Ως εκ τούτου, διενήργησαν δοκιμές όπου ακτινοβολήθηκαν μικροβιακές κοινότητες που περιείχαν προσομοιωμένους μαρτινιακούς μαρτύλους. Ο προσομοιωμένος regolith αποτελείται από ιζηματογενή πετρώματα που περιείχαν permafrost, τα οποία στη συνέχεια υποβλήθηκαν σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας και χαμηλής πίεσης.
Όπως εξήγησε ο Vladimir S. Cheptsov, μεταπτυχιακός φοιτητής στο Lomonosov MSU Department of Soil Biology και συν-συγγραφέας στο έγγραφο, σε δήλωση τύπου LMSU:
«Μελετήσαμε τον κοινό αντίκτυπο ορισμένων φυσικών παραγόντων (ακτινοβολία γάμμα, χαμηλή πίεση, χαμηλή θερμοκρασία) στις μικροβιακές κοινότητες εντός της αρχαίας Αρκτικής μάζας. Μελετήσαμε επίσης ένα μοναδικό φυσικό αντικείμενο - το αρχαίο πάγωμα που δεν έχει λιώσει για περίπου 2 εκατομμύρια χρόνια. Με λίγα λόγια, πραγματοποιήσαμε ένα πείραμα προσομοίωσης που κάλυψε τις συνθήκες της κρυο-διατήρησης στο Martian regolith. Είναι επίσης σημαντικό ότι σε αυτό το άρθρο, μελετήσαμε την επίδραση των υψηλών δόσεων (100 kGy) ακτινοβολίας γάμμα στη ζωτικότητα των προκαρυωτικών, ενώ σε προηγούμενες μελέτες δεν βρέθηκαν ποτέ ζωντανοί προκαρυωτικοί μετά από δόσεις υψηλότερες από 80 kGy. "
Για να προσομοιώσει τις συνθήκες του Άρη, η ομάδα χρησιμοποίησε έναν αρχικό θάλαμο σταθερού κλίματος, ο οποίος διατηρούσε τη χαμηλή θερμοκρασία και την ατμοσφαιρική πίεση. Στη συνέχεια εξέθεσαν τους μικροοργανισμούς σε διάφορα επίπεδα ακτινοβολίας γάμμα. Αυτό που βρήκαν ήταν ότι οι μικροβιακές κοινότητες έδειξαν υψηλή αντίσταση στις συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης στο προσομοιωμένο περιβάλλον του Άρη.
Ωστόσο, αφού άρχισαν να ακτινοβολούν τα μικρόβια, παρατήρησαν αρκετές διαφορές μεταξύ του ακτινοβολημένου δείγματος και του δείγματος ελέγχου. Ενώ ο συνολικός αριθμός των προκαρυωτικών κυττάρων και ο αριθμός των μεταβολικώς ενεργών βακτηριακών κυττάρων παρέμειναν συνεπείς με τα επίπεδα ελέγχου, ο αριθμός των ακτινοβολημένων βακτηρίων μειώθηκε κατά δύο τάξεις μεγέθους ενώ ο αριθμός των μεταβολικώς ενεργών κυττάρων της αρχαίας επίσης μειώθηκε τριπλάσιο.
Η ομάδα παρατήρησε επίσης ότι στο εκτεθειμένο δείγμα του permafrost, υπήρχε υψηλή βιοποικιλότητα βακτηρίων και αυτά τα βακτήρια υπέστησαν σημαντική δομική αλλαγή μετά την ακτινοβόληση. Για παράδειγμα, πληθυσμοί ακτινοβακτηρίων όπως Arthrobacter- ένα κοινό γένος που βρέθηκε στο έδαφος - δεν υπήρχαν στα δείγματα ελέγχου, αλλά κυριαρχούσαν στις βακτηριακές κοινότητες που εκτέθηκαν.
Εν ολίγοις, αυτά τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι μικροοργανισμοί στον Άρη είναι πιο επιβιώσιμοι από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως. Εκτός από το ότι μπορούν να επιβιώσουν από τις ψυχρές θερμοκρασίες και τη χαμηλή ατμοσφαιρική πίεση, μπορούν επίσης να επιβιώσουν από τα είδη συνθηκών ακτινοβολίας που είναι κοινά στην επιφάνεια. Όπως εξήγησε ο Cheptsov:
«Τα αποτελέσματα της μελέτης δείχνουν την πιθανότητα παρατεταμένης κρυο-διατήρησης βιώσιμων μικροοργανισμών στον Αρειανό regolith. Η ένταση της ιονίζουσας ακτινοβολίας στην επιφάνεια του Άρη είναι 0,05-0,076 Gy / έτος και μειώνεται με το βάθος. Λαμβάνοντας υπόψη την ένταση της ακτινοβολίας στο regolith του Άρη, τα ληφθέντα δεδομένα καθιστούν δυνατή την υπόθεση ότι τα υποθετικά οικοσυστήματα του Άρη θα μπορούσαν να διατηρηθούν σε μια αναβιοτική κατάσταση στο επιφανειακό στρώμα του regolith (προστατευμένο από τις ακτίνες UV) για τουλάχιστον 1,3 εκατομμύρια χρόνια, σε βάθος δύο μέτρων για τουλάχιστον 3,3 εκατομμύρια χρόνια και σε βάθος πέντε μέτρων για τουλάχιστον 20 εκατομμύρια χρόνια. Τα δεδομένα που λαμβάνονται μπορούν επίσης να εφαρμοστούν για να εκτιμηθεί η πιθανότητα ανίχνευσης βιώσιμων μικροοργανισμών σε άλλα αντικείμενα του ηλιακού συστήματος και εντός μικρών σωμάτων στο διάστημα. "
Αυτή η μελέτη ήταν σημαντική για πολλούς λόγους. Από τη μία πλευρά, οι συγγραφείς μπόρεσαν να αποδείξουν για πρώτη φορά ότι τα βακτηρίδια προκαρυώτη μπορούν να επιβιώσουν από την ακτινοβολία που υπερβαίνει τα 80 kGy - κάτι που προηγουμένως θεωρήθηκε αδύνατο. Έδειξαν επίσης ότι, παρά τις δύσκολες συνθήκες του, οι μικροοργανισμοί θα μπορούσαν να είναι ακόμη ζωντανοί στον Άρη σήμερα, διατηρούμενοι στον πάγο και το έδαφος του.
Η μελέτη καταδεικνύει επίσης τη σημασία της εξέτασης τόσο των εξωγήιων όσο και των κοσμικών παραγόντων όταν εξετάζεται πού και υπό ποιες συνθήκες μπορούν να επιβιώσουν οι ζωντανοί οργανισμοί. Τελευταίο, αλλά όχι λιγότερο σημαντικό, αυτή η μελέτη έχει κάνει κάτι που καμία προηγούμενη μελέτη δεν έχει, η οποία καθορίζει τα όρια της αντοχής στην ακτινοβολία για τους μικροοργανισμούς στον Άρη - ειδικά εντός του regolith και σε διάφορα βάθη.
Αυτές οι πληροφορίες θα είναι πολύτιμες για μελλοντικές αποστολές στον Άρη και σε άλλες τοποθεσίες στο Ηλιακό Σύστημα, και ίσως ακόμη και με τη μελέτη των εξωπλανητών. Γνωρίζοντας το είδος των συνθηκών στις οποίες η ζωή θα ευδοκιμήσει θα μας βοηθήσει να προσδιορίσουμε πού να αναζητήσουμε σημάδια αυτής. Και κατά την προετοιμασία αποστολών με άλλα λόγια, θα ενημερώσει επίσης τους επιστήμονες ποιες τοποθεσίες πρέπει να αποφύγουν, ώστε να αποφευχθεί η μόλυνση των αυτόχθονων οικοσυστημάτων.
