Mars har en hård och oförlåtande miljö. Den röda planeten verkar vara obeboelig för liv på grund av de torra och isiga temperaturerna, som i genomsnitt -80 grader Fahrenheit (-63 grader Celsius) på mitten av breddgraderna. Ännu värre: Solprotoner och kraftfull galaktisk kosmisk strålning bombarderar kontinuerligt mars.
I en banbrytande undersökning, ett forskarteam ledd av Brian Hoffman och Ajay Sharma från Northwestern University upptäckte att gamla bakterier kan överleva mycket längre än man tidigare trott nära Mars yta. Dessutom kan bakterier överleva betydligt längre när de begravs eftersom de är skyddade från solprotoner och galaktisk kosmisk strålning.
Dessa fynd stärker möjligheten att om liv någonsin utvecklats på Mars, kan dess biologiska rester avslöjas i framtida uppdrag, inklusive ExoMars (Rosalind Franklin rover) och Mars Life Explorer, som kommer att bära borrar för att utvinna material från 2 meter under ytan.
Forskarna visade också att vissa bakteriestammar kan uthärda det fientliga klimatet på Mars, vilket ökar möjligheten att framtida astronauter och rymdresenärer oavsiktligt kan introducera sina mikrober till planeten.
Michael Daly, professor i patologi vid Uniformed Services University of the Health Sciences (USU) och medlem av National Academies Committee on Planetary Protection, som ledde studien, sa: "Våra modellorganismer fungerar som proxy för både förorening framåt av Mars och bakåtkontamination av jorden, som båda bör undvikas. Viktigt är att dessa fynd också har bioförsvarsimplikationer, eftersom hotet från biologiska agens, såsom mjältbrand, fortfarande är ett problem för militären och försvaret av hemlandet."
Hoffman sa, "Vi drog slutsatsen att markbunden förorening på Mars i huvudsak skulle vara permanent - över tidsramar på tusentals år. Detta kan komplicera vetenskapliga ansträngningar att leta efter Mars liv. På samma sätt, om mikrober utvecklades på Mars, skulle de kunna överleva fram till idag. Det betyder att återlämnande av Mars-prover kan kontaminera jorden."
För sin studie börjar forskare med att bestämma överlevnadsgränserna för joniserande strålning för mikrobiellt liv. Sedan exponerade de sex olika sorters jordiska bakterier och svampar för en torr, frusen simulering av Mars yta och sprängde dem med protoner eller gammastrålar (för att efterlikna strålning i rymden).
Hoffman sa, "Det finns inget rinnande vatten eller betydande vatten i Mars atmosfär, så att celler och sporer skulle torka ut. Det är också känt att yttemperaturen på Mars ungefär liknar torris, så den är verkligen djupfryst."
Till slut drog forskarna slutsatsen att vissa jordlevande mikroorganismer skulle kunna uthärda på Mars under geologiska epoker på hundratals miljoner år. Forskarna fann att en härdig mikrob, Deinococcus radiodurans, eller "Conan the Bacterium", är särskilt väl lämpad för att överleva de svåra Mars-förhållandena. Bakterien Conan överlevde Bacillus-sporer, som kan leva på jorden i miljoner år, genom att överleva enorma mängder strålning i den kyliga, torra miljön.
Forskarna exponerade prover för höga doser av gammastrålning och protoner, liknande vad Mars skulle uppleva i den omedelbara underytan, samt mycket lägre doser, liknande vad som skulle hända om en mikroorganism begravdes djupt.
Ansamlingen av manganantioxidanter i cellerna hos de exponerade bakterierna mättes sedan av Hoffmans team på Northwestern med hjälp av en sofistikerad spektroskopiteknik. Hoffman fann ett samband mellan antalet manganantioxidanter som en mikrob eller dess sporer bär på och storleken på den stråldos den kan upprätthålla. Att ha mer manganantioxidanter ökar därför strålningsmotståndet och förbättrar livslängden.
I tidigare forskning upptäckte forskare att bakterien Conan kan motstå 25,000 1.2 enheter av strålning (eller "gråa"), eller cirka 140,000 miljoner år precis under Mars yta, medan den hålls i vätska. Den senaste studien upptäckte dock att den spänstiga bakterien kunde motstå 28,000 XNUMX gråtoner av strålning när den torkades, frystes och djupt begravdes – förhållanden som skulle vara karakteristiska för ett klimat på mars. Den mänskliga dödliga dosen är XNUMX XNUMX gånger högre än denna.
Även om Conan, bakterien, bara kunde överleva några timmar vid ytan medan den badades i ultraviolett ljus, förbättras dess livslängd dramatiskt när den skuggas eller ligger direkt under Mars yta. Begravd bara 10 centimeter under Mars-ytan ökar Conan-bakteriens överlevnadsperiod till 1.5 miljoner år. Och när den begravdes 10 meter ner kunde den pumpafärgade bakterien överleva hela 280 miljoner år.
Daly sa, "Även om D. radiodurans begravd i Mars-underytan inte kunde överleva vilande under de uppskattningsvis 2 till 2.5 miljarder år sedan strömmande vatten försvann på Mars, förändras och smälts sådana Marsmiljöer regelbundet av meteoritnedslag. Vi föreslår att periodisk smältning kan möjliggöra intermittent återbefolkning och spridning. Dessutom, om liv på mars någonsin existerade, även om livsdugliga livsformer nu inte finns på Mars, skulle deras makromolekyler och virus överleva mycket, mycket längre. Det stärker sannolikheten att, om liv någonsin utvecklats på Mars, kommer detta att avslöjas i framtida uppdrag."
Tidskriftsreferens:
- William H. Horne, Robert P. Volpe et al. Effekter av uttorkning och frysning på mikrobiell joniserande strålningsöverlevnadsförmåga: Överväganden för Mars-provåtergång. Astrobiologi. DOI: 10.1089/ast.2022.0065
