Půda skalnatého hřebene ve střední Antarktidě nikdy neobsahovala mikroorganismy.
Vědci poprvé zjistili, že se zdá, že v půdě na zemském povrchu není život. Půda pochází ze dvou větrných, skalnatých hřebenů v interiéru Antarktidy, 300 mil od jižního pólu, kde do hor pronikají tisíce stop ledu.
"Lidé si vždy mysleli, že mikroby jsou odolné a mohou žít kdekoli," říká Noah Firer, mikrobiální ekolog na University of Colorado Boulder, jehož tým studuje půdu. Koneckonců, jednobuněčné organismy byly nalezeny žijící v hydrotermálních větracích otvorech s teplotami přesahujícími 200 stupňů Fahrenheita, v jezerech pod půl míle ledu v Antarktidě a dokonce 120 000 stop nad zemskou stratosférou. Po roce práce však Ferrer a jeho doktorský student Nicholas Dragon stále nenalezli žádné známky života v antarktické půdě, kterou shromáždili.
Firere a Dragone studoval půdy z 11 různých horských pásů, což představuje širokou škálu podmínek. Ti, kteří pocházejí z nižších a méně studených horských oblastí, obsahují bakterie a houby. Ale v některých horách dvou nejvyšších, nejsušších a nejchladnějších horských pásů neexistují žádné známky života.
"Nemůžeme říci, že jsou sterilní," řekl Ferrer. Mikrobiologové jsou zvyklí najít miliony buněk v lžičce půdy. Proto může velmi malé číslo (např. 100 životaschopných buněk) uniknout detekci. "Ale pokud víme, neobsahují žádné mikroorganismy."
Ať už je nějaká půda skutečně bez života nebo je později objevena, že obsahuje některé přežívající buňky, nová zjištění nedávno zveřejněná v časopise JGR Biogesciences by mohla pomoci při hledání života na Marsu. Antarktická půda je trvale zamrzlá, plná toxických solí a neměla mnoho tekuté vody po dobu dvou milionů let - podobně jako Marťanská půda.
Byli shromážděni během expedice financované národní vědecké nadací v lednu 2018 do odlehlých oblastí transantarktických hor. Procházejí vnitřkem kontinentu a oddělují vysokou polární náhorní plošinu na východě od nízko položeného ledu na západě. Vědci zřídili tábor na ledovci Shackleton, 60 kilometrový dopravní pás ledu, který teče po propasti v horách. Použili vrtulníky k létání do vysokých nadmořských výšek a shromažďování vzorků nahoru a dolů po ledovci.
V teplých, mokrých horách na úpatí ledovce, jen pár set stop nad hladinou moře, zjistili, že půda byla obývána zvířaty menšími než sezamové semeno: mikroskopické červy, osminohých tardigrades, rotifers a drobné červy. Volal Springtails. Okřídlený hmyz. Tyto holé, písečné půdy obsahují méně než tisícinu množství bakterií nalezených v dobře upraveném trávníku, dost na to, aby poskytovaly jídlo malým býložravcům číhajícím pod povrchem.
Tyto známky života však postupně zmizely, když tým navštívil vyšší hory hlouběji do ledovce. Na vrcholu ledovce navštívili dvě hory - namontované Schroeder a Mount Roberts - které jsou vysoké přes 7 000 stop.
Návštěvy na Schroeder Mountain byly brutální, vzpomíná Byron Adams, biolog na Brigham Young University v Provo v Utahu, který projekt vedl. Teplota v tomto letním dni se blíží 0 ° F. Vyjecí vítr pomalu odpařoval led a sníh, takže hory zůstaly holé, stálou hrozbou pro zvedání a házení zahradních lopatů, které přinesli, aby vykopali písek. Země je pokryta načervenalými sopečnými horninami, které byly narušeny po stovky milionů let větrem a deštěm, takže je nechala postavit a leštěné.
Když vědci zvedli skálu, zjistili, že jeho základna byla pokryta kůrou bílých solí - toxickými krystaly chloristanu, chloreánu a dusičnanu. Chloráty a chloráty, korozivně reaktivní soli používané v raketovém palivu a průmyslovém běličku, se také nacházejí v hojnosti na povrchu Marsu. Na těchto suchých antarktických horách se hromadí s vodou, která by se mohla vyplavit.
"Je to jako vzorkování na Marsu," řekl Adams. Když nalepíte lopatu, „víte, že jste první věc, která narušuje půdu navždy - možná miliony let.“
Vědci navrhli, že i v takových vysokých nadmořských výškách a v nejdrsnějších podmínkách by stále našli živé mikroorganismy v půdě. Tato očekávání však začala mizet koncem roku 2018, kdy Dragon použil techniku ​​zvanou polymerázovou řetězovou reakci (PCR) k detekci mikrobiální DNA v nečistotách. Drak testoval 204 vzorků z hor nad a pod ledovcem. Vzorky z dolních, chladnějších hor přinesly velké množství DNA; Většina vzorků (20%) z vysokých nadmořských výšek, včetně většiny z Mount Schroeder a Roberts Massif, však nebyla testována na žádné výsledky, což naznačuje, že obsahovaly jen velmi málo mikroorganismů nebo možná vůbec žádné.
"Když mi poprvé začal ukazovat některé výsledky, pomyslel jsem si:" Něco se děje, "řekl Ferrell. Myslel si, že se vzorkem nebo laboratorním zařízením musí být něco špatného.
Dragon poté provedl řadu dalších experimentů, aby hledal známky života. Ošetřoval půdu glukózou, aby zjistil, zda ji určité organismy v půdě přeměnily na oxid uhličitý. Snažil se objevit chemickou látku zvanou ATP, kterou používá celý život na Zemi k ukládání energie. Několik měsíců kultivoval kousky půdy v různých směsí živin a snažil se přesvědčit stávající mikroorganismy, aby vyrostly v kolonie.
"Nick hodil kuchyňský dřez na tyto vzorky," řekl Ferrell. Navzdory všem těmto testům stále nenašel nic v některých půdách. "Je to opravdu úžasné."
Jacqueline Gurdial, environmentální mikrobiolog na University of Guelph v Kanadě, nazývá výsledky „lákavé“, zejména Dragovo snahy o určení, jaké faktory ovlivňují pravděpodobnost nalezení mikroorganismů v daném místě. Zjistil, že vysoká nadmořská výška a vysoké koncentrace chlorentů byly nejsilnějšími prediktory selhání detekce života. "Je to velmi zajímavý objev," řekl Goodyear. "To nám hodně říká o limitch života na Zemi."
Není zcela přesvědčena, že jejich půda je skutečně bez života, částečně kvůli svým vlastním zkušenostem v jiné části Antarktidy.
Před několika lety studovala půdy z podobného prostředí v Transantarctic Hountains, místo 500 mil severozápadně od ledovce Shackleton s názvem University Valley, které nemusí mít významné teploty vlhkosti nebo roztavení po dobu 120 000 let. Když ji inkubovala po dobu 20 měsíců při 23 ° F, typická letní teplota v údolí, půda nevykazovala žádné známky života. Když však zahřívala vzorky půdy o několik stupňů nad mrazem, někteří vykazovali bakteriální růst.
Vědci například zjistili, že bakteriální buňky zůstávají naživu i po tisících let v ledovcích. Když jsou uvězněni, metabolismus buňky může zpomalit milionkrát. Jdou do stavu, ve kterém již nerostou, ale pouze opravují poškození DNA způsobené kosmickými paprsky pronikajícími do ledu. Goodyear spekuluje, že tito „pomalí přeživší“ mohou být těmi, které našla v College Valley - má podezření, že pokud Dragone a Firer analyzovali 10krát více půdy, mohli je najít v Massif nebo Schroeder Mountain.
Brent Christner, který studuje antarktické mikroby na University of Florida v Gainesville, věří, že tyto suché půdy by mohly pomoci zlepšit hledání života na Marsu.
Poznamenal, že kosmická loď Viking 1 a Viking 2, která přistála na Marsu v roce 1976, provedly experimenty s detekcí života založené na částečně na studiích nízko položené půdy poblíž pobřeží Antarktidy, oblasti zvané Dry Valleys. Některé z těchto půd se v létě zvlhčí z Meltwater. Obsahují nejen mikroorganismy, ale na některých místech také malé červy a jiná zvířata.
Naproti tomu vyšší suché půdy Mount Roberts a Mount Schroeder mohou poskytnout lepší testovací důvody pro marťanské nástroje.
"Povrch Marsu je velmi špatný," řekl Christner. "Žádný organismus na Zemi nemůže přežít na povrchu" - alespoň horní palec nebo dva. Jakákoli kosmická loď, která tam, která tam chodí při hledání života, musí být připravena pracovat na některých z nejdrsnějších míst na Zemi.
Copyright © 1996–2015 National Geographic Society. Copyright © National Geographic Partners, LLC, 2015-2023. Všechna práva vyhrazena.