Forskare hittade bakterier i stenar – här är vad det kan betyda för livet på Mars

Fyndet av bakterier i stenar under havsytan tyder på att liv på Mars kan vara mer sannolikt än vad man tidigare trott. Om dessa mikroskopiska varelser kunde trivas under dessa förhållanden på jorden, menar forskarna, kan livsformer också ha bildats i liknande strukturer på den röda planeten.

Bakterierna hittades inuti tunna sprickor i stenar som återfanns under havsbotten under Stilla havet. Teamet som gjorde fyndet tror att sprickorna kan hysa samlingar av bakterier som är lika rika och varierande som människans tarm – ungefär 10 miljarder celler per kubikcentimeter (0,06 kubikcentimeter). Detta är 100 miljoner gånger så tätt som den genomsnittliga fördelningen av bakterier på havsbotten i den region där proverna samlades in.

”Jag har nu nästan överförväntningar på att jag kan hitta liv på Mars. Om inte, måste det vara så att livet är beroende av någon annan process som Mars inte har, som plattektonik”, konstaterade Yohey Suzuki, biträdande professor vid University of Tokyo.

Jag vill rocka!

Lava bryter ut från undervattensvulkaner vid temperaturer som når 1200 grader Celsius (2200 Fahrenheit). Materialet svalnar i det kalla vattnet och bildar stenar fyllda med små sprickor. Under loppet av miljontals år fylls dessa sprickor (upp till 1 mm eller 1/25 tum i diameter) med lera, ungefär som den som används för att skapa keramik. Bakterier hittar snart in i leran, där de kan föröka sig och blomma ut till stora kolonier.

Proverna samlades in från vattnen i södra Stilla havet i slutet av 2010 under det integrerade havsborrningsprogrammet IODP (Integrated Ocean Drilling Program). Expeditionsteamet samlade in kärnprover från tre platser mellan Tahiti och Nya Zeeland.

”De ursprungliga mikroberna kom troligen in med havsvattnet som strömmade genom sprickorna i basalten. Leran bildades på plats genom förändring av basalten. Typisk oceanisk basalt består av cirka 15 procent frakturer när den är ung. Havsvatten strömmar kontinuerligt genom dessa sprickor. När sekundära mineraler (som lera) växer i sprickorna minskar sprickvolymen. Trots denna mineraltillväxt förblir vissa sprickor tillräckligt öppna för att havsvattenflödet genom basalten ska kunna fortsätta i många tiotals miljoner år (under hela den över 100 miljoner år långa livslängden för basalten i vår studie)”, förklarade dr Steven D’Hondt från University of Rhode Island, som ledde Stillahavsexpeditionen, för The Cosmic Companion.

Uppdraget var utrustat med en borrmaskin som var kopplad till ett 5,7 kilometer (3,5 miles) långt metallrör. Borrmaskinen skar igenom så mycket som 125 meter (410 fot) material under havsbotten. Provkärnor, 6,2 cm (2,4 tum) i diameter, avslöjade ungefär 75 meter (245 fot) sediment ovanför 44 meter (130 fot) fast berg.

”Den övre oceaniska jordskorpan består huvudsakligen av basaltisk lava. Den har kontinuerligt skapats på jorden i ~3,8 miljarder år. Basaltisk lava bryter ut och stelnar vid mittoceaniska ryggar där högtemperaturreaktioner mellan basalt och vatten ger betydande energi för att upprätthålla kemosyntetiskt liv”, beskriver forskarna i Communications Biology.

Analysen avslöjade ett brett åldersspann för de tre proverna. En kärna visade sig vara 13,5 miljoner år gammal, medan en annan var 20 miljoner år äldre än så. Den äldsta av proverna visade sig ha bildats 104 miljoner år före vår tid.

Varje kärna samlades in från områden med stort avstånd till hydrotermiska skorstenar eller vattenkanaler under havsbotten. Denna placering skulle bidra till att säkerställa att de bakterier som hittades i leran i proverna bildades naturligt i sprickorna.

”Dessa sprickor är en mycket vänlig plats för liv. Lermineraler är som ett magiskt material på jorden; om du kan hitta lermineraler kan du nästan alltid hitta mikrober som lever i dem”, förklarade Suzuki.

För att bearbetas för studien steriliserades utsidan av varje kärnprov med hjälp av en sköljning av artificiellt havsvatten och en snabb bränning, som liknar det sätt på vilket en kock kan flamsa mat.

Den gröna maskinen

För tio år sedan skulle forskare som undersökte kärnprover ha huggit bort det yttre skiktet av provkolonnen och krossat det material som fanns i kärnans inre områden. Celler i den krossade stenen skulle sedan räknas.

En första analys av proverna avslöjade inte förekomsten av bakterier långt under havsbotten.

”Antalet mikrobiella celler är lägre än på alla platser som tidigare borrats. Räkningsbara celler försvinner med ökande djup i sedimentet på varje plats i södra Stillahavsgynen”, beskrev forskarna 2011.

Geologer, kemister och biologer ägnade mer än ett decennium åt att utveckla och förfina nya testmetoder.

Inspirerad av det sätt på vilket tunna skivor av kroppsvävnad förbereds för undersökning, förberedde Suzuki tunna skivor av kärnprover, med hjälp av speciell epoxi för att hålla ihop bitarna. Proverna behandlades sedan med färgämne som färgade DNA, och proverna undersöktes med hjälp av olika mikroskop.

Teamet hittade aeroba bakterier som lyste som gröna sfärer, packade ihop till lysande orangefärgade rör, den avslöjande strukturen av lera. Utredarna menar att dessa tunnlar kan koncentrera näringsämnen som bakterierna använder som bränsle, vilket gör dem till ett attraktivt hem för mikroorganismerna.

DNA:t från bakterier i lerstrukturerna undersöktes också i detalj. Forskarna fann en mängd olika bakteriearter som var unika för var och en av de tre platser från vilka proverna togs. Forskarna föreslår att stenprovernas ålder kan ha spelat en roll för att styra spridningen av olika arter på varje plats.

Denna studie antyder att mikroskopiska livsformer på Mars också skulle kunna koncentrera sig i liknande strukturer, vilket skulle ge ett välkommet hem för bakterier i den hårda Marsmiljön. Nasa-videon nedan visar att organiska material har upptäckts i gamla bergsformationer på Mars av Curiosity-rovern.

”Mineraler är som ett fingeravtryck för vilka förhållanden som rådde när leran bildades. Neutrala till lätt alkaliska nivåer, låg temperatur, måttlig salthalt, järnrik miljö, basaltsten – alla dessa förhållanden delas mellan djuphavet och Mars yta”, säger Suzuki.

En studie från 2017 föreslog att metanogena organismer – en av de äldsta formerna av liv på jorden, som använder koldioxid och väte för att överleva – skulle kunna trivas i atmosfären med lågt tryck på Mars.

”I alla miljöer som vi hittar här på jorden finns det någon form av mikroorganism i nästan alla. Det är svårt att tro att det inte finns andra organismer där ute på andra planeter eller månar också”, säger Rebecca Mickol, astrobiolog vid University of Arkansas och huvudforskare på metanogenstudien.

Men trots att Mars har en hård miljö förblir det en av de mest sannolika platserna i solsystemet för att hitta utomjordiskt liv. Nu vet vi att vi kan titta in i små leriga tunnlar för att hitta var utomjordiska organismer fortfarande kan gömma sig.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Cosmic Companion av James Maynard, en astronomijournalist, fan av kaffe, sci-fi, filmer och kreativitet. Maynard har skrivit om rymden sedan han var 10 år, men han är ”fortfarande inte Carl Sagan.” Du kan läsa den ursprungliga artikeln här.