Mars har et barskt og nådesløst miljø. Den røde planet ser ud til at være ubeboelig for liv på grund af de tørre og iskolde temperaturer, som i gennemsnit er -80 grader Fahrenheit (-63 grader Celsius) på mellembreddegrader. Endnu værre: Solprotoner og kraftig galaktisk kosmisk stråling bombarderer konstant Mars.
I en banebrydende undersøgelse, et forskerhold ledet af Brian Hoffman og Ajay Sharma fra Northwestern University opdagede, at ældgamle bakterier kunne overleve meget længere end tidligere antaget nær overfladen af Mars. Også bakterier kan overleve betydeligt længere, når de begraves, fordi de er beskyttet mod solprotoner og galaktisk kosmisk stråling.
Disse resultater styrker muligheden for, at hvis liv nogensinde udviklede sig på Mars, kan dets biologiske rester blive afsløret i fremtidige missioner, herunder ExoMars (Rosalind Franklin rover) og Mars Life Explorer, som vil bære boremaskiner til at udvinde materialer fra 2 meter under overfladen.
Forskerne viste også, at nogle bakteriestammer kunne udholde det fjendtlige klima på Mars, hvilket øger muligheden for, at fremtidige astronauter og rumrejsende utilsigtet kan introducere deres mikrober til planeten.
Michael Daly, professor i patologi ved Uniformed Services University of the Health Sciences (USU) og medlem af National Academies Committee on Planetary Protection, som ledede undersøgelsen, sagde: "Vores modelorganismer tjener som proxyer for både fremadgående forurening af Mars, såvel som bagudgående forurening af Jorden, som begge bør undgås. Det er vigtigt, at disse resultater også har bioforsvarsimplikationer, fordi truslen fra biologiske agenser, såsom miltbrand, fortsat er en bekymring for militæret og hjemlandets forsvar."
Hoffman sagde, "Vi konkluderede, at terrestrisk forurening på Mars i det væsentlige ville være permanent - over tidsrammer på tusinder af år. Dette kunne vanskeliggøre videnskabelige bestræbelser at lede efter Mars liv. Ligeledes, hvis mikrober udviklede sig på Mars, kunne de være i stand til at overleve indtil i dag. Det betyder, at returnering af Mars-prøver kan forurene Jorden."
Til deres undersøgelse begynder forskerne med at bestemme overlevelsesgrænserne for ioniserende stråling for mikrobielt liv. Derefter udsatte de seks forskellige slags jordiske bakterier og svampe for en tør, frossen simulering af Mars' overflade og sprængte dem med protoner eller gammastråler (for at efterligne stråling i rummet).
Hoffman sagde, "Der er intet strømmende vand eller væsentligt vand i Mars atmosfære, så celler og sporer ville tørre ud. Det er også kendt, at overfladetemperaturen på Mars omtrent ligner tøris, så den er faktisk dybt frosset."
I sidste ende konkluderede forskerne, at nogle jordiske mikroorganismer ville være i stand til at holde ud på Mars i geologiske epoker på hundreder af millioner af år. Forskerne fandt ud af, at en hårdfør mikrobe, Deinococcus radiodurans eller "Conan the Bacterium", er særligt velegnet til at overleve de svære Mars-forhold. Bakterien Conan overlevede Bacillus-sporer, som kan leve på Jorden i millioner af år, ved at overleve enorme mængder stråling i det kolde, tørre miljø.
Forskerne udsatte prøver for høje doser gammastråling og protoner, svarende til hvad Mars ville opleve i den umiddelbare undergrund, samt meget lavere doser, svarende til hvad der ville ske, hvis en mikroorganisme blev begravet dybt.
Ophobningen af manganantioxidanter i cellerne i de eksponerede bakterier blev derefter målt af Hoffmans team på Northwestern ved hjælp af en sofistikeret spektroskopiteknik. Hoffman fandt en sammenhæng mellem antallet af manganantioxidanter en mikrobe eller dens sporer bærer og størrelsen af den strålingsdosis, den kan opretholde. At have flere manganantioxidanter øger derfor strålingsmodstanden og forbedrer levetiden.
I tidligere forskning har videnskabsmænd opdaget, at Conan-bakterien kan modstå 25,000 enheder stråling (eller "grå") eller omkring 1.2 millioner år lige under Mars' overflade, mens den holdes i væske. Den seneste undersøgelse opdagede dog, at den modstandsdygtige bakterie kunne modstå 140,000 gråtoner af stråling, når den blev tørret, frosset og dybt begravet - forhold, der ville være karakteristiske for et Mars-klima. Den dødelige dosis for mennesker er 28,000 gange højere end denne.
Selvom Conan, bakterien, kun kunne overleve et par timer ved overfladen, mens den er badet i ultraviolet lys, forbedres dens levetid dramatisk, når den er skygget eller placeret direkte under Mars' overflade. Begravet kun 10 centimeter under Mars-overfladen stiger Bakterien Conan's overlevelsesperiode til 1.5 millioner år. Og når den blev begravet 10 meter nede, kunne den græskarfarvede bakterie overleve hele 280 millioner år.
Daly sagde, “Selvom D. radiodurans begravet i Mars-undergrunden ikke kunne overleve i dvale i de anslåede 2 til 2.5 milliarder år siden strømmende vand forsvandt på Mars, bliver sådanne Mars-miljøer regelmæssigt ændret og smeltet af meteoritnedslag. Vi foreslår, at periodisk smeltning kunne tillade intermitterende genbefolkning og spredning. Også, hvis Mars-liv nogensinde har eksisteret, selvom levedygtige livsformer nu ikke er til stede på Mars, ville deres makromolekyler og vira overleve meget, meget længere. Det styrker sandsynligheden for, at hvis liv nogensinde har udviklet sig på Mars, vil dette blive afsløret i fremtidige missioner."
Journal Reference:
- William H. Horne, Robert P. Volpe et al. Effekter af udtørring og frysning på mikrobiel ioniserende strålings overlevelsesevne: overvejelser om Mars-prøveretur. Astrobiology. DOI: 10.1089/ast.2022.0065
