Er Mars jord for tør til at opretholde liv?

Livet, som vi kender det, har brug for vand for at trives. Ikke desto mindre, vi ser livet fortsætte i de tørreste miljøer på Jorden. Men hvor tørt er for tørt? På hvilket tidspunkt er et miljø for ekstremt til selv mikroorganismer, den mindste og ofte mest modstandsdygtige livsform, at overleve? Disse spørgsmål er vigtige for forskere, der søger efter liv hinsides Jorden, inklusive på planeten Mars. For at hjælpe med at besvare dette spørgsmål, et forskerhold fra NASAs Ames Research Center i Californiens Silicon Valley rejste til det tørreste sted på Jorden:Atacama-ørkenen i Chile, en 1000 kilometer lang stribe land på Sydamerikas vestkyst.

Atacama-ørkenen er et af Jordens miljøer, der kommer tættest på den udtørrede Mars-overflade. Men Atacamaen er ikke ensartet tør. Når man rejser fra den relativt mindre tørre sydlige ende af ørkenen i det centrale Chile til dets ekstremt tørre centrum i det nordlige Chile, den årlige nedbør skifter fra få millimeter regn om året til kun få millimeter regn per årti.

Dette uensartede tørre miljø giver mulighed for at søge efter liv ved faldende nedbørsniveauer. Ved at fastlægge, hvor meget vand et miljø skal være beboeligt, være i stand til at understøtte livsformer, forskerholdet var i stand til at fastslå, at der eksisterer en tør grænse for beboelighed.

"På jorden, vi finder beviser på mikrobielt liv overalt, " sagde Mary Beth Wilhelm, en astrobiolog ved Ames og hovedforfatter af den nye undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Astrobiologi denne måned. "Imidlertid, i ekstreme miljøer, det er vigtigt at vide, om en mikrobe er i dvale og kun knap overlever, eller virkelig i live og godt."

Biologer definerer noget som levende, hvis det er i stand til vækst og reproduktion. Hvis mikrober blot overlever eller udfører nogle få grundlæggende funktioner, de vil dø inden for en generation uden at videregive nogen genetisk information. Når man leder efter potentialet for liv på Mars, videnskabsmænd skal se denne reproduktion finde sted, hvilket fører til befolkningstilvækst og genetisk forandring fra generation til generation.

"Ved at lære, om og hvordan mikrober forbliver i live i ekstremt tørre områder på Jorden, vi håber bedre at forstå, om Mars engang havde mikrobielt liv, og om det kunne have overlevet indtil i dag, sagde Wilhelm.

Et tegn på stress er et tegn på liv

Forskere har et par værktøjer til at finde ud af, om en prøve vokser eller bare overlever. Et vigtigt tegn er stress. At leve længe nok til at vokse og tilpasse sig i ekstreme ørkener som Atacama - eller potentielt på Mars - er ingen nem opgave. Hvis livet virkelig vokser i dette ekstremt tørre miljø, det bliver stresset, mens slumrende liv blot overlever ikke vil. Fordi slumrende liv ikke engang er i stand til at prøve at vokse eller formere sig, der er ingen stressmarkører, som ændringer i strukturen af ​​visse cellemolekyler. Astrobiologer kan lede efter nogle afslørende tegn på denne stress for at søge efter tegn på vækst i den udtørrede jord.

Videnskabsholdet indsamlede jordprøver fra hele Atacama-ørkenen og bragte dem tilbage til deres laboratorium i Ames. der, de udførte test for at identificere stressmarkører i prøverne ved at se på træk, der er fælles for alle kendte levende organismer.

En stressmarkør kan findes i lipider, molekyler, der udgør den ydre overflade af en levende mikrobiel celle, kendt som dens membran. Når celler udsættes for stressende forhold, deres lipider ændrer struktur, bliver mere stiv.

Forskere fandt denne markør i mindre tørre dele af Atacama, men det manglede på mystisk vis fra de tørreste egne, hvor mikrober burde være mere stressede. Baseret på disse og andre resultater, holdet mener, at der eksisterer en overgangslinje mellem, hvor små mængder vand stadig er nok til, at liv kan vokse, og hvor miljøet er så tørt, at mikroorganismer blot overlever uden vækst i overfladejorden i Atacama.

Dating resten af ​​livet

Forskere kan fortælle, hvor længe celler har været døde ved at studere en type molekyle kaldet aminosyrer, byggestenene i proteiner. Strukturerne af disse aminosyrer har to former, hver en spejlreflektion af den anden, som et par hænder. Faktisk, denne "handedness" er det udtryk, videnskabsmænd bruger til at beskrive disse strukturer.

Alt liv på Jorden er bygget med "venstrehåndede" aminosyremolekyler. Imidlertid, når en celle dør, nogle af dets aminosyrer ændres med en kendt hastighed til den reflekterende "højrehåndede" struktur, til sidst balancerer i et 50-50 forhold over mange år.

Ved at se på dette forhold i de tørreste Atacama-jorde, forskerne fandt mikrober der, der har været døde i mindst 10, 000 år. Det er ekstremt sjældent at finde selv resterne af så gamle liv, og overraskende for en prøve, der sidder på Jordens overflade.

Gør dig klar til Mars

Mars er 1, 000 gange tørrere end selv de tørreste dele af Atacama, hvilket gør det mindre sandsynligt, at mikrobielt liv, som vi kender det, eksisterer på planetens overflade, selv med en vis adgang til vand. Imidlertid, selv i de tørreste områder af Chiles ørken, rester af tidligere mikrobielt liv fra vådere tider i Atacamas historie var tydeligt til stede og velbevaret gennem tusinder af år. Dette betyder, at fordi forskerne ved, at Mars var en vådere, mere levende planet i sin fortid, spor af det gamle liv kan stadig være intakte.

"Før vi tager til Mars, vi kan bruge Atacama som et naturligt laboratorium og, baseret på vores resultater, justere vores forventninger til, hvad vi kan finde, når vi når dertil, " sagde Wilhelm. "At vide, at Mars' overflade i dag kan være for tør til, at liv kan vokse, men at spor af mikrober kan holde i tusinder af år hjælper os med at designe bedre instrumenter til ikke kun at søge efter liv på og under planetens overflade, men for at prøve at låse op for hemmelighederne fra sin fjerne fortid."