Mars heeft een harde en meedogenloze omgeving. De Rode Planeet lijkt onbewoonbaar vanwege de droge en ijzige temperaturen, die gemiddeld -80 graden Fahrenheit (-63 graden Celsius) op de middelste breedtegraden bedragen. Erger nog: zonneprotonen en krachtige galactische kosmische straling bombarderen continu maart.
In een baanbrekend onderzoek heeft een onderzoeksteam onder leiding van Brian Hoffman en Ajay Sharma van Northwestern University ontdekte dat oude bacteriën veel langer zouden kunnen overleven dan eerder werd gedacht in de buurt van het oppervlak van Mars. Ook kunnen ziektekiemen aanzienlijk langer overleven wanneer ze worden begraven, omdat ze worden beschermd tegen zonneprotonen en galactische kosmische straling.
Deze bevindingen versterken de mogelijkheid dat als het leven ooit op Mars zou evolueren, zijn biologische overblijfselen zouden kunnen worden onthuld in toekomstige missies, waaronder ExoMars (Rosalind Franklin rover) en de Mars Life Explorer, die boren zal vervoeren om materialen te extraheren van 2 meter onder het oppervlak.
De onderzoekers toonden ook aan dat sommige bacteriestammen de vijandige kunnen verdragen klimaat op Mars, waardoor de mogelijkheid wordt vergroot dat toekomstige astronauten en ruimtereizigers hun microben onbedoeld op de planeet introduceren.
Michael Daly, hoogleraar pathologie aan de Uniformed Services University of the Health Sciences (USU) en lid van de National Academies Committee on Planetary Protection, die de studie leidde, zei: "Onze modelorganismen dienen als proxy's voor zowel voorwaartse besmetting van Mars als achterwaartse besmetting van de aarde, die beide moeten worden vermeden. Belangrijk is dat deze bevindingen ook biodefensie-implicaties hebben, omdat de dreiging van biologische agentia, zoals Anthrax, een punt van zorg blijft voor militaire en binnenlandse defensie.
Hofman zei, "We concludeerden dat terrestrische besmetting op Mars in wezen permanent zou zijn - over een tijdsbestek van duizenden jaren. Dit kan de wetenschappelijke inspanningen om naar te zoeken bemoeilijken leven op Mars. Evenzo, als microben zich op Mars zouden ontwikkelen, zouden ze in staat kunnen zijn om tot op de dag van vandaag te overleven. Dat betekent dat terugkerende Mars-monsters de aarde kunnen besmetten.”
Voor hun studie beginnen wetenschappers met het bepalen van de overlevingslimieten van ioniserende straling van het microbiële leven. Vervolgens stelden ze zes verschillende soorten aardse bacteriën en schimmels bloot aan een droge, bevroren simulatie van oppervlak van Mars en bestraalde ze met protonen of gammastralen (om straling in de ruimte na te bootsen).
Hofman zei, “Er is geen stromend water of significant water in de Marsatmosfeer, zodat cellen en sporen zouden uitdrogen. Het is ook bekend dat de oppervlaktetemperatuur op Mars ongeveer gelijk is aan die van droogijs, dus het is inderdaad diepgevroren.”
Uiteindelijk kwamen de wetenschappers tot de conclusie dat sommige terrestrische micro-organismen gedurende geologische tijdperken van honderden miljoenen jaren op Mars zouden kunnen overleven. De wetenschappers ontdekten dat één winterharde microbe, Deinococcus radiodurans, of "Conan the Bacterium", bijzonder geschikt is om de zware omstandigheden op Mars te overleven. Conan de bacterie overleefde de Bacillus-sporen, die miljoenen jaren op aarde kunnen leven, door enorme hoeveelheden straling te overleven in de ijskoude, droge omgeving.
De wetenschappers stelden monsters bloot aan hoge doses gammastraling en protonen, vergelijkbaar met wat Mars in de onmiddellijke ondergrond zou ervaren, evenals veel lagere doses, vergelijkbaar met wat er zou gebeuren als een micro-organisme diep begraven zou worden.
De accumulatie van mangaan-antioxidanten in de cellen van de blootgestelde bacteriën werd vervolgens gemeten door het team van Hoffman in Northwestern met behulp van een geavanceerde spectroscopietechniek. Hoffman vond een verband tussen het aantal mangaan-antioxidanten dat een microbe of zijn sporen met zich meedragen en de grootte van de stralingsdosis die het kan verdragen. Daarom verhoogt het hebben van meer mangaan-antioxidanten de stralingsweerstand en verbetert het de levensduur.
In eerder onderzoek ontdekten wetenschappers dat Conan the Bacterium 25,000 eenheden straling (of "grijs") kan weerstaan, of ongeveer 1.2 miljoen jaar net onder het oppervlak van Mars, terwijl het in vloeistof wordt gehouden. De laatste studie ontdekte echter dat de veerkrachtige bacterie 140,000 grijze straling kon weerstaan wanneer deze was gedroogd, bevroren en diep begraven - omstandigheden die kenmerkend zouden zijn voor een Marsklimaat. De dodelijke dosis voor de mens is 28,000 keer hoger dan deze.
Hoewel Conan, de bacterie, slechts een paar uur aan het oppervlak kon overleven terwijl hij in ultraviolet licht baadde, verbetert zijn levensduur dramatisch wanneer hij in de schaduw staat of zich direct onder het oppervlak van Mars bevindt. Begraven op slechts 10 centimeter onder het oppervlak van Mars, neemt de overlevingsperiode van Conan the Bacterium toe tot 1.5 miljoen jaar. En als hij 10 meter diep werd begraven, zou de pompoenkleurige bacterie maar liefst 280 miljoen jaar kunnen overleven.
Daly zei, “Hoewel D. radiodurans, begraven in de Mars-ondergrond, de geschatte 2 tot 2.5 miljard jaar sinds het verdwijnen van stromend water op Mars niet konden overleven, worden dergelijke Mars-omgevingen regelmatig veranderd en gesmolten door meteorietinslagen. We suggereren dat periodiek smelten intermitterende herbevolking en verspreiding mogelijk zou kunnen maken. En als er ooit leven op Mars heeft bestaan, zelfs als er nu geen levensvatbare levensvormen op Mars aanwezig zijn, zouden hun macromoleculen en virussen veel, veel langer overleven. Dat vergroot de kans dat, als er ooit leven op Mars is ontstaan, dit in toekomstige missies zal worden onthuld."
Journal Reference:
- William H. Horne, Robert P. Volpe et al. Effecten van uitdroging en bevriezing op de overlevingskansen van microbiële ioniserende straling: overwegingen voor het retourneren van Mars-monsters. astrobiologie DOI: 10.1089/vorst.2022.0065
