Hvad i alverden kunne leve i en saltvandssø på Mars? En ekspert forklarer

Spændende nye beviser har antydet, at der kan være en salt sø under en gletsjer på Mars. Mens saltlage ved minusgrader ikke lyder som det mest gæstfrie miljø, det er svært at modstå at tænke på, om organisk liv kunne overleve – eller endda leve på en eller anden måde – dér.

Men hvilken slags livsform kunne det være? Da Mars engang var et langt mere vandigt sted, det kan faktisk rumme en eller anden gammel livsform - enten forstenet eller levende. Det er også muligt, at mikrober fra Jorden ved et uheld har forurenet planeten under tidligere rumudforskningsmissioner, og ikke usandsynligt, at de nu opholder sig i søen.

Det er dog usandsynligt, at vi finder større dyr i søen. Der er nogle insekter, fisk og andre organismer på Jorden, der er i stand til at leve ved minusgrader. Mars, imidlertid, mangler de fødevæv, der er nødvendige for at opretholde højere organismer. Derimod mange mikroorganismer er i stand til at bebo fjendtlige miljøer, selv når der ikke er andre organismer til stede.

Vi ved fra forskning på Jorden, at mange mikrober kan overleve i saltlage. En nylig undersøgelse afslørede, at samfund af sådanne "halofile mikrober", organismer, der er tilpasset til at leve ved høje saltniveauer, er mangfoldige og rige på biomasse – selv når de er mættet med natriumchlorid (bordsalt).

Mange terrestriske halofiler er seje - meget tolerante over for ultraviolet lys og lave temperaturer. Nogle er i stand til cellulær vejrtrækning i fravær af ilt. Visse halofile mikrober - herunder svampen Aspergillus penicillioides , bakterien Halanaerobium og metanproducerende organismer kendt som archaea - kan muligvis overleve i en saltlage fra mars.

Lav temperatur

Den største barriere for liv er sandsynligvis den uoverkommelige lave temperatur (ca. -70ºC). Alligevel er de temperaturer, der opleves på Mars, faktisk mindre kolde end dem, der bruges i frysere på Jorden til at bevare mikrobielle celler eller andet biologisk materiale i en sovende, men levedygtig tilstand (-70ºC til -80ºC). Hvad mere er, nogle salte kan faktisk forhindre saltlage i at fryse selv ved temperaturer så lave som dem, der forventes i Mars-søen. Det er derfor hævet over enhver tvivl, at nogle mikrobielle systemer kunne bevares (og sandsynligvis overleve) på Mars.

Ja, vi ved, at mikrober kan overleve lange perioder i en sovende tilstand – selv uden flydende vand. Vi er stadig ikke sikre på, hvor længe, men sandsynligvis tusinder af år og måske meget længere. Planter og dyr såsom rundorme – som er mere sårbare over for skader end nogle mikrober – er blevet genoplivet fra permafrost efter at have været frosset i omkring 30, 000 til 42, 000 år på jorden.

Mikrober er også blevet genvundet fra væsker inde i gamle saltkrystaller. Og fossiliserede celler af noget af det første liv på Jorden er blevet bevaret i gamle klipper - inklusive dem, der er forbundet med salte.

Typer af salt

Hvad der er mere vanskeligt at påvise, er, at celler kan være aktive under martiske forhold. Flydende vand er afgørende for mikrobiel funktion, og vandområder på Jorden, der understøtter cellepopulationer, kan variere enormt i skala - fra oceaner eller søer til tynde film af vandmolekyler, der er usynlige for det blotte øje.

Salt er med til at bestemme, om mikrobiel aktivitet kan finde sted i vandet. Andelen af ​​vandmolekyler i en opløsning kaldes den relative molære fraktion af vand - også kaldet "vandaktivitet". Denne parameter kan diktere, om livet er plausibelt på et bestemt sted og tidspunkt. Alle mikroorganismer har en optimal værdi for vandaktivitet, og en minimumsværdi, ved hvilken deres metaboliske aktivitet stopper (dette varierer meget, afhængig af mikroben og miljøforhold).

De typer af salt og næringsstoffer, der er opløst i vand, påvirker vandaktiviteten. Nogle opløste materialer både fortynder vandmolekyler og holder på dem via kemiske bindinger, nogle gange forhindrer celler i at få adgang til dem. Den kemiske natur af opløste forbindelser kan derfor afgøre, om proteiner, membraner og andre systemer, som livet afhænger af, bevarer tilstrækkelig stabilitet og fleksibilitet til at forblive intakte og funktionelle.

Hvorimod saltlage domineret af natriumchlorid er langt de mest almindeligt forekommende på Jorden, sulfatsalte var almindelige på oldtidens Mars, og er stadig udbredt i dag. Men vi kan ikke være sikre på, om det er denne type salt, der findes i søen på Mars. Hvis det er, det kan være dårlige nyheder for mikrober. En undersøgelse har fundet ud af, at saltlage, der indeholder sulfatsalte, faktisk kan have en højere ionstyrke (et mål for elektrisk ladning af en saltopløsning) end dem, der findes på Jorden, hvilket kan gøre dem mindre beboelige. Den nøjagtige mekanisme, der ligger til grund for dette, imidlertid, forbliver uklart.

Andre typer salt, herunder magnesiumchlorid og perchlorater, øge fleksibiliteten af ​​biologiske molekyler ved temperaturer under nul og derved øge cellulær metabolisme. Sådanne salte, som er kendt som "kaotropiske", kan muliggøre vækst af mikrober ved meget lavere temperaturer end normalt. Tilstedeværelsen af ​​andre organiske stoffer, der er kaotrope – herunder glycerol, alkoholer og fruktose – kan også øge cellulært stofskifte under [fjendtlige forhold], ved lav temperatur eller lav vandaktivitet.

Så saltlage er komplekse og, mens vi ved meget om de biofysiske grænser for liv på Jorden, lidt er kendt om stressbiologien hos det overvældende flertal af terrestriske mikrober. Hvis en subglacial saltsø på Mars bekræftes, vi bliver først nødt til at bestemme, hvilke salte der er for at vide mere om implikationer for cellulært liv.

Bevaringskammer?

Så ud fra hvad vi ved om livet på jorden, lav vandaktivitet, salte, kaotropiske forhold og temperaturer omkring -70ºC kan hver især virke for at bevare liv. Men at blive bevaret er ikke helt det samme som at være i live. De kendte grænser for vækst på Jorden ligger i området -15ºC til -20ºC for de mest modstandsdygtige mikrobielle arter. Grænserne for cellulær metabolisme ligger et sted i intervallet -20ºC til -40ºC. Det betyder, at der hidtil ikke er identificeret nogen terrestrisk mikrobe, der kunne bevare cellulær funktion under de forhold, der generelt forekommer på Mars.

Hvis terrestriske mikrober faktisk er til stede i Mars-miljøet, de kan meget vel være i live, men alligevel inaktive, og vil sandsynligvis have potentiale til at genoptage aktiviteten, når den lokale temperatur stiger til et biologisk tolerant niveau. Og når først der er aktivt liv på Mars, det er logisk at antage, at der også vil ske en udvikling af det liv, der finder sted.

En subglacial saltholdig Mars-sø er, i virkeligheden, mere tilbøjelige til at fungere som et bevaringskammer end som livets vugge. Alligevel, det er stadig ekstremt spændende nyheder – hvilket gør søen til et perfekt mål for fremtidige rummissioner designet til at søge efter tegn på gammelt liv.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.