Грунт скелястого хребта в центральній Антарктиді ніколи не містив мікроорганізми.
Вперше вчені виявили, що на землі, як видається, немає життя на землі. Грунт походить від двох вітряних, скелястих хребтів у внутрішній частині Антарктиди, в 300 милях від Південного полюса, де тисячі футів льоду проникають у гори.
"Люди завжди думали, що мікроби є витривалими і могли жити де завгодно", - каже Ной Ферер, мікробний еколог з Університету Колорадо Боулдера, команда якого вивчає грунт. Зрештою, одноклітинні організми були знайдені, що живуть у гідротермальних отворах з температурою, що перевищують 200 градусів за Фаренгейтом, в озерах менше півмилі льоду в Антарктиді і навіть на 120 000 футів над стратосферою Землі. Але після року роботи Феррер та його докторський студент Ніколас Дракон досі не знайшли жодних ознак життя в ґрунті Антарктики, який вони зібрали.
Пожежні та драконі вивчали ґрунти з 11 різних гірських хребтів, що представляють широкий спектр умов. Ті, що походять з нижніх та менш холодних гір, містять бактерії та гриби. Але в деяких горах двох найвищих, найсухніших і найхолодніших гірських хребтів немає ознак життя.
"Ми не можемо сказати, що вони стерильні", - сказав Феррер. Мікробіологи звикли знаходити мільйони клітин у чайній ложці ґрунту. Тому дуже мала кількість (наприклад, 100 життєздатних клітин) може уникнути виявлення. "Але наскільки ми знаємо, вони не містять жодних мікроорганізмів".
Незалежно від того, чи є якийсь ґрунт справді позбавлений життя, чи пізніше виявляється, що містить деякі вцілілі клітини, нові результати, нещодавно опубліковані в журналі JGR Biogeosciences, можуть допомогти в пошуку життя на Марсі. Антарктичний ґрунт постійно заморожується, сповнений токсичних солей, і не мав великої рідкої води протягом двох мільйонів років - подібного до марсіанського ґрунту.
Вони були зібрані під час експедиції, що фінансується Національним науковим фондом у січні 2018 року у віддалені райони Трансантарктичних гір. Вони проходять через внутрішню частину континенту, відокремлюючи високе полярне плато на сході від низько розташованого льоду на Заході. Вчені влаштували табір на льодовику Шеклтон, 60-мильному конвеєрі льоду, який тече по прірву в горах. Вони використовували вертольоти, щоб полетіти на великі висоти, і збирати зразки вгору і вниз по льодовику.
У теплих, мокрих горах біля підніжжя льодовика, всього в декількох сотнях футів над рівнем моря, вони виявили, що ґрунт населений тваринами, меншими, ніж кунжутне насіння: мікроскопічні черв’яки, восьминогі тардігради, обертки та крихітні черв’яки. називають Springtails. Крилаті комахи. Ці голі піщані ґрунти містять менше однієї тисячної кількості бактерій, що знаходяться на добре проведеній галявині, достатньо, щоб забезпечити їжу для маленьких травоїдних тварин, що ховаються під поверхнею.
Але ці ознаки життя поступово зникали, коли команда відвідувала вищі гори глибше в льодовик. У верхній частині льодовика вони відвідали дві гори - Монт Шредер і Маунт Робертс - які мають висоту понад 7000 футів.
Візити до гори Шредер були жорстокими, згадує Байрон Адамс, біолог університету Брігхем Янг у Прово, штат Юта, який керував проектом. Температура цього літнього дня близько 0 ° F. Вірний вітер повільно випаровував лід та сніг, залишаючи гори голими, постійною загрозою підйому та кидаючим садовим лопатам, які вони принесли, щоб викопати пісок. Земля вкрита червонуватою вулканічними скелями, які були розмиті протягом сотень мільйонів років вітром та дощем, залишаючи їх пітчивими та відшліфованими.
Коли вчені підняли скелю, вони виявили, що її основа покрита скоринкою білих солей - актичними кристалами перхлоратів, хлоратів та нітратів. Перхлорати та хлорати, корозійні реактивні солі, що використовуються в ракетному паливі та промисловому відбілювачах, також знаходяться в достатку на поверхні Марса. Не маючи води для змивання, сіль накопичується на цих сухих Антарктичних горах.
"Це як відбір проб на Марсі", - сказав Адамс. Коли ви вкладаєте лопату: "Ви знаєте, що перше, що потрібно заважати ґрунту назавжди - можливо, мільйони років".
Дослідники припустили, що навіть на таких великих висотах і в найсуворіших умовах вони все ще знайдуть живі мікроорганізми в ґрунті. Але ці очікування почали згасати наприкінці 2018 року, коли Дракон застосував методику під назвою ланцюгова реакція полімерази (ПЛР) для виявлення мікробної ДНК у бруді. Дракон випробував 204 зразки з гір над і під льодовиком. Зразки з нижніх, прохолодніших гір дали велику кількість ДНК; Але більшість зразків (20%) з великих висот, у тому числі більшості від Mount Schroeder та Roberts Massif, не були перевірені на жодних результатів, що свідчить про те, що вони містять дуже мало мікроорганізмів чи, можливо, взагалі жодних.
"Коли він вперше почав показувати мені деякі результати, я подумав:" Щось не так ", - сказав Феррелл. Він думав, що з зразком або лабораторним обладнанням має бути щось не так.
Потім Дракон провів ряд додаткових експериментів для пошуку ознак життя. Він обробляв ґрунт глюкозою, щоб побачити, чи певні організми в ґрунті перетворювали його на вуглекислий газ. Він намагався відкрити хімічну речовину під назвою ATP, яку використовує все життя на землі для зберігання енергії. Кілька місяців він культивував шматки ґрунту в різних поживних сумішах, намагаючись переконати існуючі мікроорганізми перерости в колонії.
"Нік кинув кухонну раковину на ці зразки", - сказав Феррелл. Незважаючи на всі ці випробування, він все ще нічого не знайшов у деяких ґрунтах. "Це дійсно дивовижно".
Жаклін Гурдіал, екологічний мікробіолог з університету Гельфа в Канаді, називає результати "привабливими", особливо зусиллями Дракона визначити, які фактори впливають на ймовірність пошуку мікроорганізмів у даному місці. Він виявив, що висота та висока концентрація хлоратів є найсильнішими прогнозами невдач виявлення життя. "Це дуже цікаве відкриття", - сказав Гудіар. "Це багато розповідає про межі життя на землі".
Вона не зовсім переконана, що їхній ґрунт справді неживий, частково завдяки власному досвіду в іншій частині Антарктиди.
Кілька років тому вона вивчала ґрунти з подібного середовища в Трансантарктичних горах, місце в 500 милях на північний захід від льодовика Шеклетона під назвою Університетська долина, яка, можливо, не мала значної вологості або розплаву температури протягом 120 000 років. Коли вона інкубувала його протягом 20 місяців при 23 ° F, типова літня температура в долині, ґрунт не виявляв ознак життя. Але коли вона нагріта ґрунт, що зразки на кілька градусів над замерзанням, деякі показали ріст бактерій.
Наприклад, вчені виявили, що бактеріальні клітини залишаються живими навіть після тисяч років у льодовиках. Коли вони потрапляють у пастку, метаболізм клітини може сповільнити мільйон разів. Вони переходять у стан, в якому вони більше не ростуть, а лише відновлюють пошкодження ДНК, спричинені космічними променями, що проникають у лід. Goodyear припускає, що ці "повільні вижили" можуть бути тими, які вона знайшла в долині Коледжу - вона підозрює, що якби Драконе та пожежник проаналізували в 10 разів більше ґрунту, вони, можливо, знайшли б їх у Робертсі Масіф або горі Шредер.
Брент Крістнер, який вивчає Антарктичні мікроби в університеті Флориди в Гейнсвіллі, вважає, що ці високі сухі ґрунти можуть допомогти покращити пошук життя на Марсі.
Він зазначив, що космічні кораблі Viking 1 та Viking 2, які приземлилися на Марсі в 1976 році, провели експерименти з виявленням життя, що базуються частково на дослідженнях низьколежного ґрунту біля узбережжя Антарктиди, регіону під назвою Сухі долини. Деякі з цих ґрунтів влітку стають мокрими від творчої води. Вони містять не лише мікроорганізми, але й у деяких місцях також крихітних глистів та інших тварин.
На відміну від цього, вищі сухі ґрунти гори Робертс та Маунт Шредер можуть забезпечити кращі випробувальні майданчики для марсіанських інструментів.
"Поверхня Марса дуже погана", - сказав Крістнер. "Жоден організм на землі не може вижити на поверхні" - принаймні верхній дюйм -два. Будь -який космічний корабель, що їде туди в пошуках життя, повинен бути готовий діяти в деяких найсуворіших місцях на землі.
Copyright © 1996–2015 Національне географічне товариство. Copyright © National Geographic Partners, LLC, 2015-2023. Усі права захищені.