Naukowcy znaleźli bakterie wewnątrz skał – oto co to może oznaczać dla życia na Marsie

Odkrycie bakterii wewnątrz skał pod powierzchnią oceanu sugeruje, że życie na Marsie może być bardziej prawdopodobne niż wcześniej sądzono. Jeśli te mikroskopijne istoty mogły rozwijać się w takich warunkach na Ziemi, naukowcy teoretyzują, formy życia mogły również powstać w podobnych strukturach na Czerwonej Planecie.

Bakterie zostały znalezione wewnątrz cienkich pęknięć w skałach wydobytych spod dna oceanu pod Pacyfikiem. Zespół, który dokonał odkrycia wierzy, że pęknięcia mogą gościć kolekcje bakterii tak bogatych i różnorodnych jak ludzkie jelita – w przybliżeniu 10 miliardów komórek na centymetr sześcienny (0,06 cala sześciennego). Jest to 100 milionów razy gęstsze niż średnia dystrybucja bakterii na dnie oceanu w regionie, w którym zebrano próbki.

„Jestem teraz prawie nadmiernie oczekując, że mogę znaleźć życie na Marsie. Jeśli nie, to musi być tak, że życie opiera się na jakimś innym procesie, którego Mars nie posiada, takim jak tektonika płyt” – stwierdził Yohey Suzuki, profesor nadzwyczajny na Uniwersytecie Tokijskim.

I wanna rock!

Lawa wybucha z podwodnych wulkanów w temperaturach sięgających 1200 stopni Celsjusza (2200 Fahrenheitów). Materiał ten stygnie w chłodnej wodzie, tworząc skały, wypełnione drobnymi pęknięciami. W ciągu milionów lat te szczeliny (o średnicy do 1 mm lub 1/25 cala) wypełniają się gliną, podobną do tej używanej do wyrobu ceramiki. Bakterie wkrótce znajdują drogę do gliny, gdzie mogą się namnażać, rozkwitając w duże kolonie.

Próbki zostały zebrane z wód południowego Pacyfiku pod koniec 2010 roku podczas Zintegrowanego Programu Wierceń Oceanicznych (IODP). Zespół ekspedycji zebrał próbki rdzenia z trzech miejsc pomiędzy Tahiti a Nową Zelandią.

„Przodkowe mikroby prawdopodobnie dostały się wraz z wodą morską przepływającą przez szczeliny w bazalcie. Glina powstała na miejscu, z przeobrażenia bazaltu. Typowy oceaniczny bazalt jest około 15% pęknięć, gdy jest młody. Woda morska stale przepływa przez te szczeliny. W miarę jak w szczelinach rosną minerały wtórne (jak glina), objętość szczelin maleje. Pomimo tego wzrostu minerałów, niektóre szczeliny pozostają otwarte na tyle, aby przepływ wody morskiej przez bazalt mógł trwać przez wiele dziesiątek milionów lat (przez cały ponad 100-milionowy okres życia bazaltu w naszym badaniu)”, wyjaśnił Dr. Steven D’Hondt z University of Rhode Island, który kierował ekspedycją na Pacyfiku, dla The Cosmic Companion.

Misja była wyposażona w wiertło połączone z metalową rurą o długości 5,7 kilometra (3,5 mili). Wiertło przecięło aż 125 metrów (410 stóp) materiału znajdującego się pod dnem oceanu. Próbki rdzeni, o średnicy 6,2 cm (2,4 cala), ujawniły około 75 metrów (245 stóp) osadów powyżej 44 metrów (130 stóp) litej skały.

„Górna skorupa oceaniczna składa się głównie z lawy bazaltowej. To było stale tworzone na Ziemi przez ~ 3,8 miliardów lat. Lawa bazaltowa ulega erupcji i zestala się na grzbietach śródoceanicznych, gdzie wysokotemperaturowe reakcje bazaltowo-wodne dostarczają znacznej energii dla podtrzymania życia chemosyntetycznego” – opisują naukowcy w Communications Biology.

Analiza ujawniła szeroki zakres wieku dla trio próbek. Jeden rdzeń okazał się mieć 13,5 mln lat, podczas gdy drugi był starszy o 20 mln lat. Najstarsza z próbek uformowała się 104 miliony lat przed naszą erą.

Każdy rdzeń został pobrany z rejonów dobrze oddalonych od kominów hydrotermalnych lub kanałów wodnych pod dnem morskim. Takie umiejscowienie pomogłoby zapewnić, że bakterie znalezione w glinach w próbkach powstały naturalnie w szczelinach.

„Te szczeliny są bardzo przyjaznym miejscem dla życia. Minerały ilaste są jak magiczny materiał na Ziemi; jeśli możesz znaleźć minerały ilaste, możesz prawie zawsze znaleźć mikroby żyjące w nich”, wyjaśnił Suzuki.

Przed przetworzeniem do badań, zewnętrzna strona każdej próbki rdzenia została wysterylizowana przy użyciu płukania sztuczną wodą morską i szybkiego spalania, podobnego do sposobu, w jaki szef kuchni może rozciąć żywność.

Zielona maszyna

Dziesięć lat temu badacze badający próbki rdzenia odłupaliby zewnętrzną warstwę kolumny próbki i pokruszyli materiał znajdujący się w wewnętrznych regionach rdzenia. Komórki w pokruszonej skale byłyby następnie liczone.

Wstępna analiza próbek nie wykazała obecności bakterii daleko pod dnem oceanu.

„Liczba komórek bakteryjnych jest niższa niż we wszystkich miejscach, w których wcześniej wykonano odwierty. Nadające się do policzenia komórki znikają wraz ze wzrostem głębokości w osadach w każdym miejscu w Południowym Żyrze Pacyficznym” – opisali naukowcy w 2011 roku.

Geolodzy, chemicy i biolodzy spędzili ponad dekadę na opracowywaniu i udoskonalaniu nowych metod badawczych.

Znajdując inspirację w sposobie przygotowywania cienkich plasterków tkanki ciała do badań, Suzuki przygotowali cienkie plasterki próbek rdzenia, używając specjalnego epoksydu, aby utrzymać kawałki razem. Próbki zostały następnie poddane działaniu barwnika wybarwiającego DNA, a następnie zbadane za pomocą różnych mikroskopów.

Zespół znalazł bakterie tlenowe świecące jako zielone kule, zapakowane razem w świecące pomarańczowe rurki, charakterystyczną strukturę gliny. Badacze sugerują, że te tunele mogą koncentrować składniki odżywcze, które bakterie wykorzystują do paliwa, co czyni je atrakcyjnym domem dla mikroorganizmów.

DNA bakterii wewnątrz struktur gliny zostały również szczegółowo zbadane. Naukowcy znaleźli różne gatunki bakterii, unikalne dla każdej z trzech lokalizacji, z których uzyskano próbki. Naukowcy sugerują, że wiek próbek skalnych mógł odegrać rolę w kierowaniu proliferacją różnych gatunków w każdym miejscu.

Badanie to sugeruje, że mikroskopijne formy życia na Marsie mogą również koncentrować się w podobnych strukturach, zapewniając mile widziany dom dla bakterii w surowym marsjańskim środowisku. Poniższe wideo NASA pokazuje materiały organiczne zostały odkryte w starożytnych formacjach skalnych na Marsie przez łazik Curiosity.

„Minerały są jak odcisk palca dla tego, jakie warunki były obecne, gdy glina powstała. Neutralny do lekko zasadowego poziom, niska temperatura, umiarkowane zasolenie, środowisko bogate w żelazo, skała bazaltowa – wszystkie te warunki są wspólne dla głębokiego oceanu i powierzchni Marsa” – powiedział Suzuki.

Badania z 2017 roku sugerowały, że metanogeny – jedna z najstarszych form życia na Ziemi, wykorzystująca dwutlenek węgla i wodór do przetrwania – mogą prosperować w atmosferze Marsa o niskim ciśnieniu.

„We wszystkich środowiskach, które znajdujemy tu na Ziemi, prawie we wszystkich jest jakiś rodzaj mikroorganizmów. Trudno uwierzyć, że na innych planetach i księżycach nie ma innych organizmów” – stwierdziła Rebecca Mickol, astrobiolog z University of Arkansas i główny badacz metanogenów.

Mimo że Mars ma surowe środowisko, wciąż pozostaje jednym z najbardziej prawdopodobnych miejsc w Układzie Słonecznym, gdzie można znaleźć obce życie. Teraz wiemy, że możemy zajrzeć do wnętrza maleńkich glinianych tuneli, aby znaleźć miejsca, gdzie pozaziemskie organizmy mogą się jeszcze ukrywać.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany na The Cosmic Companion przez Jamesa Maynarda, dziennikarza astronomicznego, fana kawy, sci-fi, filmów i kreatywności. Maynard pisze o kosmosie od 10 roku życia, ale „wciąż nie jest Carlem Saganem”. Ten oryginalny artykuł można przeczytać tutaj.

.