Subglacialt mikrobielt liv på Jorden og videre

Fra Europa til Antarktis – undersøgelse af subglaciale mikrober

Som et mikrobiologisk feltarbejde er Europa omtrent så uopnåeligt, som det kan være – det er over 390 millioner miles væk og ufatteligt koldt. Hvordan kan vi så afgøre, om livet kunne overleve under europæiske forhold? En idé er at studere jordbaserede analoge steder – ekstreme miljøer på Jorden, hvis forhold efterligner dem i fjerne verdener.

Ved at karakterisere det mikrobielle liv i disse økosystemer kan vi få indsigt i, hvordan livet kan bestå på steder, der er helt ugæstfrie for de fleste andre livsformer. At studere analoge websteder kan også give os fingerpeg om, hvilke slags biosignaturer der kan være vigtige i forskellige miljøer og hjælpe med at informere, hvad forskere leder efter i data, der kommer fra fremtidige Europa-bundne missioner.

Jill Mikucki, Ph.D., en lektor ved University of Tennessee, Knoxville, studerer et sådant analogt sted:Blood Falls, en funktion, der farver endestationen af ​​Taylor Glacier i McMurdo Dry Valleys i Antarktis. Der lækker et saltlakt, subglacialt grundvandsøkosystem jernholdig saltlage til overfladen. Jernet oxiderer ved kontakt med luft, farver det udstrømmende saltvand en rustrødt og giver Blood Falls dets uhyggelige udseende og navn, der matcher.

"Det føles overjordisk at arbejde og campere i de tørre dale," sagde Mikucki. "Det kan være ekstremt stille ... gennemtrængende. Men hvis vinden tager til, kan den brøle."

En del af Blood Falls' attraktivitet som analog kommer fra dets unikke geo- og hydrologiske egenskaber. "Jeg synes, at Blood Falls er en fantastisk analog til oceanverdenstudier, fordi det er et af de få steder, hvor væske passerer fra under isen til overfladen," forklarede Mikucki. "Derudover er det salt, så det er som en mini-havverden, der episodisk spilder alikvoter af subglaciale væsker ud - og dets mikrobielle indhold."

Disse træk minder om de europæiske faner, der sprøjter ned fra isen. "Ved Blood Falls kan vi studere, hvordan livet under isen er, hvad denne transit til overfladen indebærer, og hvordan overlevelse ved overfladen er," sagde Mikucki.

I 2009 udgav Mikucki og kolleger et papir, der beskriver, hvordan mikrober under Taylor Glacier kan cykle svovl og bruge jern som en terminal elektronacceptor, en rolle som ilt spiller for mange organismer på Jordens overflade.

Denne form for metabolisme sker under anaerobe forhold (når ilt er begrænset), hvilket kan ske i nogle miljøer, når de fotosynteserer organismer, der producerer O₂ er fraværende. Dette økosystem er begravet dybt under isen og kan have været isoleret udefra i over 1 million år.

Mikucki har arbejdet på subglaciale miljøer i over to årtier, men er stadig forbløffet over nogle af hendes og hendes teams resultater. For eksempel vokser de mikrobielle celler meget langsomt under isen, hvilket muligvis tager et år eller mere at dele sig.

"Alt forvirrer mig stadig," lo hun. "Jeg spekulerer på, hvor længe denne saltlage har været fanget under Taylor-gletsjeren - og hvordan, hvor, under hvilke omstændigheder den opstod. Hvordan har disse mikrobielle samfund bestået gennem denne fysiske og kemiske rejse?" Kunne livet fortsætte på samme måde i Europa? Juryen er stadig ude, men bestræbelserne på at indsamle flere data er i gang.

Fremtidige missioner til Europa

I de kommende årtier vil vi få et bedre kig på Europa gennem to missioner:Den Europæiske Rumorganisations JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) og NASAs Europa Clipper. Mens JUICE-missionen, der blev opsendt i april 2023, har til formål at karakterisere Europa og to andre Jupiter-måner, vil NASAs Clipper-mission (planlagt til opsendelse i oktober 2024) fokusere på Europa.

Clippers mål er at måle tykkelsen af ​​den iskolde skorpe og udveksling mellem overflade og hav, samt studere Europas sammensætning og geologi. De to rumfartøjer skulle nå deres mål i 2030'erne og kan derefter begynde at indsamle og sende data tilbage.

Muligheden for, at der eksisterer liv hinsides Jorden - og at det meget vel kan være meget anderledes end det, vi har her - er både spændende og ydmygende. Hvis vi aldrig finder liv hinsides Jorden, vil det betyde, at det, der skete her, var ekstraordinært specielt. Hvis vi gør det, kan det vende det, vi tror, ​​vi ved om livet, på hovedet og vise os, at vi ikke er alene i det store kosmos.

Leveret af American Society for Microbiology