Πιστωτική εικόνα: NASA / JPL
Κατά την ενημέρωση της αποστολής της NASA την Τρίτη σχετικά με την πρόοδο με το rover στο Meridiani Planum, ο κύριος ερευνητής του Mars Exploration Rover (MER), ο Steve Squyres παρουσίασε όχι μόνο εντυπωσιακά νέα στοιχεία για το νερό, αλλά ένα άλλο νέο κομμάτι στο μεγαλύτερο αστροβιολογικό παζλ: νερό και θείο. "Με αυτήν την ποσότητα θειικού άλατος [έως και σαράντα τοις εκατό άλατα θείου σε ορισμένα σημεία κοντά στο σημείο προσγείωσης του Opportunity], πρέπει να έχετε νερό."
Αλλά το νερό είναι μόνο το πρώτο κομμάτι του παζλ σε οποιαδήποτε μελλοντική βιολογική εικόνα για τον κόκκινο πλανήτη, σύμφωνα με τους επιστήμονες της αποστολής. Αυτό το συναίσθημα υπογραμμίστηκε λαμβάνοντας υπόψη ότι μερικά από τα κομμάτια του παζλ λείπουν ακόμη. Ο χρόνος για παράδειγμα είναι ένα στοιχείο που πρέπει να ληφθεί υπόψη. «Γνωρίζουμε ότι τα βασικά μείζονα και δευτερεύοντα βιογενή στοιχεία υπάρχουν στον Άρη», έγραψε ο Rocco Mancinelli, επιστήμονας του Ινστιτούτου SETI, «Ο πρωταρχικός παράγοντας για να προσδιοριστεί εάν η ζωή θα μπορούσε να έχει προκύψει στον Άρη έγκειται στον προσδιορισμό εάν υπήρχε υγρό νερό στην επιφάνειά του για επαρκή ποσότητα» χρόνος. Η ιστορία του νερού βρίσκεται μέσα στην ορυκτολογία των βράχων. "
Δυνατότητα και ενέργεια
Αλλά τώρα που ορισμένα τοπικά τμήματα του Άρη δείχνουν ορυκτολογική υπόσχεση για τέτοιο νερό, τουλάχιστον προσωρινά «εμποτισμένο» στο γεωλογικό τους αρχείο, ποια άλλα βασικά συστατικά θα μπορούσαν να χρειαστούν στη συνέχεια, ιδίως για να υποστηρίξει μια πειστική περίπτωση για την αρχαία κατοικησιμότητα; Η δύσκολη ερώτηση δημιουργεί μια σύγκριση με αυτό που γνωρίζουν οι μικροβιολόγοι για τη ζωή στη Γη, οπότε πρέπει να ξεκινήσουμε με ένα απλούστερο πείραμα: Πώς θα επιβιώσει ένα μικρόβιο της Γης σήμερα στον Άρη;
Όχι ιδιαίτερα καλά, σύμφωνα με τους περισσότερους μικροβιολόγους. Τα σύνθετα προβλήματα χαμηλών θερμοκρασιών, χαμηλών πιέσεων και σπάνιας ενέργειας είναι πολύπλευρα στον σημερινό Άρη, ακόμα και όταν το «σήμερα» θεωρείται ότι περιλαμβάνει τις τελευταίες δεκάδες εκατομμύρια χρόνια στη μετεωρολογική ιστορία του Άρη.
Σε σύγκριση με τη μέση θερμοκρασία της Γης 15 C (59 F), ο Άρης παγκοσμίως έχει μέση θερμοκρασία -53 C (-63,4 F). Ενώ οι παροδικές θερμοκρασίες αυξάνονται περιστασιακά πάνω από το σημείο ψύξης του νερού στις περιοχές του ισημερινού και στις δύο περιοχές προσγείωσης, τα περισσότερα βιολογικά σενάρια χρειάζονται μια ενισχυτική λήψη βασικής ζεστασιάς. Μια κατοικήσιμη θήκη για τον κόκκινο πλανήτη θέτει συνήθως έναν μακρύ χαμένο Άρη, που ήταν τόσο υγρότερος και θερμότερος από αυτό που φαίνεται να είναι εχθρικό ακόμη και για τις πιο δύσκολες μορφές ζωής που είναι γνωστές σήμερα.
Η επόμενη γενιά καλύτερων μικροβίων, Desulfotomaculum
Αλλά μόλις εντοπιστεί μια πηγή νερού, ίσως το μεγαλύτερο άμεσο πρόβλημα στον Άρη είναι η πολύ λεπτή και αναπνέουσα ατμόσφαιρα, που είναι ένα μόνο τοις εκατό της πίεσης της στάθμης της θάλασσας της Γης. Εάν εκτεθεί στην επιφάνεια, ένα μικρόβιο στον Άρη σήμερα θα αφαιρεθεί γρήγορα και θα παγώσει. Δηλαδή, εκτός αν θα μπορούσε να απομακρύνει κάποιο είδος αδρανοποίησης μόλις το περιβάλλον μετατραπεί ακραίο στην αγαπημένη του βιολογία. Ένας υποσχόμενος μικροβιακός υποψήφιος πρέπει να εξελίξει κάποια μέσα για να κερδίσει, καθώς θα αποδειχθεί μεγάλο πλεονέκτημα στην αδρανοποίηση κατά τη διάρκεια μεγάλων περιόδων όποτε ο καιρός του Άρη έγινε αφιλόξενος.
Οι επιστήμονες που ενθουσιάζονται από αρχαία –και μέχρι στιγμής, τοπικά– στοιχεία για το νερό που αποκαλύφθηκαν κοντά στον ιστότοπο Opportunity έθεσαν το κερδοσκοπικό ερώτημα: θα μπορούσαν τα βακτήρια που σχηματίζουν σπόρια και μειώνουν τα θειικά να προσφέρουν ένα νέο μοντέλο οργανισμού για την επόμενη γενιά κυνηγών μικροβίων του Άρη;
Σύμφωνα με ένα βετεράνο μέλος της επιστημονικής ομάδας Viking και MER, Benton Clark, ένας τέτοιος υποψήφιος υπήρξε κορυφαίος διεκδικητής για να ξεπεράσει τις σκληρές πολεμικές συνθήκες που διαφορετικά θα μπορούσαν να τονίσουν θανάσιμα ένα μικρόβιο. Ο Κλαρκ, του Lockheed Martin στο Ντένβερ, είπε: «Είχα πάντα έναν αγαπημένο οργανισμό, τον Desulfotomaculum, έναν οργανισμό που μπορεί να ζήσει από θειικό άλας, όπως βρίσκουμε σε αυτούς τους βράχους».
Από το 1965, όταν ανακαλύφθηκε και ταξινομήθηκε για πρώτη φορά ο σπόρος, η βιολογία του έχει προσφέρει μερικά από τα καλύτερα άκρα για μικροβιακή επιβίωση. Ζώντας χωρίς το φως του ήλιου, ενώ σχηματίζουν σπόρια όταν ο καιρός γίνεται κρύος ή ξηρός θα μπορούσε να κάνει αυτόν τον ανθεκτικό οργανισμό ένα μοντέλο που πρέπει να εξεταστεί μεταξύ των μελλοντικών πλανητών επιστημόνων.
Πρωτογενής Ανεξαρτησία Ηλιακής Ενέργειας
Χαλαρά, το όνομα Desulfotomaculum σημαίνει ένα «λουκάνικο» που μειώνει τις ενώσεις του θείου. Είναι ένας οργανισμός σε σχήμα ράβδου. το λατινικό, -tomaculum, σημαίνει «λουκάνικο». Το Desulfotomaculum είναι ένα αναερόβιο, που σημαίνει ότι δεν απαιτεί οξυγόνο. Επίγεια, βρίσκεται στο έδαφος, το νερό και τις γεωθερμικές περιοχές, και στα έντερα των εντόμων και των ζωικών ρουμίνων. Ο κύκλος ζωής του εξαρτάται από τη μείωση των ενώσεων θείου όπως θειικό μαγνήσιο (ή άλατα epsom) σε υδρόθειο.
Τα μικρόβια που μεταβολίζουν το θείο χρησιμοποιούν μια πολύ πρωτόγονη μορφή παραγωγής ενέργειας: η χημική τους δράση είναι εξίσου σημαντική με τον άμεσο βιότοπό τους. Από όσα γνωρίζουμε για τις συνθήκες στην πρώιμη Γη, ήταν πιθανότατα ζεστό και υπήρχε πολλή υπεριώδης ακτινοβολία (UV). Ήταν μια αναγωγική ατμόσφαιρα, οπότε πράγματα όπως το υδρόθειο ως ανόργανη πηγή ενέργειας είναι πιθανώς αυτό που ήταν διαθέσιμο για χρήση. Στη Γη, ορισμένα είδη Desulfotomaculum αναπτύσσονται βέλτιστα στους 30-37 C αλλά μπορούν να αναπτυχθούν σε άλλες θερμοκρασίες, ανάλογα με το ποια από τα σχεδόν 20 είδη Desulfotomaculum καλλιεργείται.
Στον ψυχρό, ξηρό πλανήτη τόσο μακριά από τον Ήλιο, οτιδήποτε μεταβολίζει επιτυχώς θα επωφεληθεί επίσης από κάποια νέα μονοπάτια εκτός από τη φωτοσύνθεση για την παραγωγή ενέργειας. Παραδόξως, ενώ ορισμένα είδη κινδύνου ακτινοβολίας στον Άρη μπορεί να είναι επικίνδυνα, η έλλειψη υπεριώδους ακτινοβολίας από μόνη της είναι ένα άμεσο πρόβλημα. Τι είδους και ένταση του ηλιακού φωτός μπορεί να είναι πιο χρήσιμη για την κοινή ζωή πλούσια σε πράσινο ή χλωροφύλλη στη Γη; Ή πότε ένα μικρόβιο μπορεί να ευδοκιμήσει μόνο με χρήσιμη σκιά από την κάλυψη του εδάφους ή μια σκοτεινή βραχώδη προεξοχή. Το να κάνεις χωρίς άμεσο ηλιακό φως μπορεί να είναι κανόνας του Άρη.
«Το [Desulfotomaculum] χρειάζεται λίγο υδρογόνο για να το ακολουθήσει, αλλά το [θείο] είναι η πηγή ενέργειας. Μπορεί να λειτουργήσει ανεξάρτητα από τον ήλιο », είπε ο Clark. «Ο λόγος που μου αρέσει ο τελευταίος οργανισμός είναι επειδή μπορεί επίσης να σχηματίσει σπόρια, οπότε μπορεί να αδρανοποιήσει σε αυτούς τους ενδιάμεσους χρόνους στον Άρη ανάμεσα στα θερμότερα ξόρκια και τις διαφορές στην [ηλιακή] πλάτη που γνωρίζουμε».
«Έτσι, εκτός από τα φυσικά αποδεικτικά στοιχεία των απολιθωμάτων», είπε ο Clark, «μπορείτε να έχετε χημικά στοιχεία. Αποδεικνύεται ότι το θείο είναι ένας από αυτούς τους ιχνηθέτες που λειτουργούν αρκετά καλά στην ισοτοπική κλασμάτωση. Όταν οι ζωντανοί οργανισμοί επεξεργάζονται θείο, τείνουν να κλασματοποιούν τα ισότοπα διαφορετικά από τους γεωλογικούς ή ορυκτολογικούς τρόπους… Έτσι υπάρχουν οργανισμοί και ισότοποι τρόποι να το αναζητήσουμε. Για να κάνετε την ισοτοπική ανάλυση, πιθανότατα θα έχετε τα δείγματα πίσω στη Γη. "
Διατήρηση της ζωής
Ο γεωλόγος του MIT, John Grotzinger, ανέλαβε το προκλητικό ερώτημα για το πώς ένας μελλοντικός σχεδιαστής αποστολών θα μπορούσε να αρχίσει να διαμορφώνει μια συνολική βιολογική στρατηγική. Αφού προσγειωθήκατε με επιτυχία κοντά σε αυτό το είδος σκουπιδιών στον ιστότοπο Opportunity, μπορεί μια μελλοντική αποστολή του Άρη να αναζητήσει αποδεικτικά στοιχεία για ορυκτές ζωές; «Η απάντηση σε αυτήν την ερώτηση είναι πολύ απλή. Στη Γη, που είναι η μόνη εμπειρία που έχουμε, η εύρεση απολιθωμάτων που διατηρούνται σε αρχαία βράχια είναι πολύ σπάνια. Πρέπει να κάνετε ό, τι μπορείτε για να βελτιστοποιήσετε την κατάσταση για τη διατήρησή τους. "
Από την αρχή της αποστολής ευκαιρίας, ο Andrew Knoll, παλαιοντολόγος του Χάρβαρντ και μέλος της επιστημονικής ομάδας MER είπε στο περιοδικό Astrobiology Magazine ότι «Το πραγματικό ερώτημα που θέλει να θυμόμαστε όταν σκεφτόμαστε τη Meridiani είναι: Τι, εάν υπάρχει, υπογραφές του ότι η βιολογία διατηρείται πραγματικά σε διαγενετικά σταθερούς βράχους; .. Εάν υπάρχει νερό στην επιφάνεια του Άρη για 100 χρόνια κάθε 10 εκατομμύρια χρόνια, αυτό δεν είναι πολύ ενδιαφέρον για τη βιολογία. Αν είναι παρόν για 10 εκατομμύρια χρόνια, αυτό είναι πολύ ενδιαφέρον. "
«Ανησυχείς πρώτα για τη συντήρηση», τόνισε ο Grotzinger. «Στοχεύετε τη στρατηγική σας για τη βελτιστοποίηση της διατήρησης. Εάν κάτι ήταν εκεί, αυτές οι [συνθήκες μπορεί] να είναι ιδανικές για κάψουλες χρόνου… αλλά είναι κάτι πρόκληση. … Θέλουμε να ζητήσουμε προσοχή κατά την ερμηνεία αυτών των αποτελεσμάτων σε αυτό το σημείο. "
«Μείνετε συντονισμένοι», κατέληξε ο Squyres.
Πρωτότυπη πηγή: Περιοδικό NASA / Astrobiology
