Dyb italiensk hule giver ledetråde til, hvordan man kan opdage liv på Mars

Hvad kan en massiv hule i Italien fortælle os om livet på Mars og andre planeter? Ifølge ny forskning fra Penn State-forskere, en hel masse.

I værk udgivet i Astrobiologi , Penn State-forskere identificerede biosignaturer - eller tegn på tilstedeværelsen af ​​liv - omkring 1, 300 fod under jorden i Frasassi-hulerne i det centrale Italien.

"Ved at bruge dette hulemiljø, vi giver et virkeligt felteksempel på, hvordan vi kan opdage liv, fortid eller nutid, på andre planeter, " sagde Jenn Macalady, lektor i geovidenskab.

Oprindeligt, Macaladys hold udforskede hulens mikrobiologi og geokemi, da de bemærkede noget spændende. De fandt variationer i isotopindholdet af atomer i mineralet gips, som er et forvitringsprodukt af hulens dannelse. Ikke al gips dannes af mikrober, men gips dannet af mikrober vil have et andet forhold mellem isotoper i atomerne. Denne isotopiske variation, i kombination med andre data, indikerer, at livet spillede en aktiv rolle i fremstillingen af ​​gipsen.

"Vi spurgte, hvad har dette med biologi at gøre?" sagde Macalady. "Kan vi bruge disse isotopiske variationer til at vise, at livet var ansvarlig for at danne hulen?"

Forskere kender mikrober, eller mikroorganismer, fremskynde kemiske reaktioner. For eksempel, mineraler som gips, der findes i hulen, dannes meget hurtigere i nærvær af mikrober. Holdet indsamlede prøver af gips fra hulevæggene, der sandsynligvis var kommet i kontakt med væsker eller bevægende luft, og brugte et massespektrometer til at studere gipsens isotopforhold.

Fordi mikrober fremskynder kemiske ændringer, Macalady sagde, at tilstedeværelsen af ​​isotopiske biosignaturer kunne bruges til at spotte involvering af livsformer i dannelsen af ​​andre mineraler, ikke kun dem, der optræder i Frasassi -hulerne.

Strukturen af ​​Frasassi-hulerne – der vrimler med liv på hulens laveste niveau og kun rester af liv, der er til stede i forskellige højder ovenover – tilbyder et laboratoriemiljø i den virkelige verden til at identificere nuværende og resterende biosignaturer.

Vi ved, at Mars har huler dannet af vulkansk aktivitet, som tilbyder et gæstfrit underjordisk miljø, som mikrober kan klamre sig til. Mars har også væsker som kuldioxid og vand. Disse væsker kunne tillade mikrober at interagere med mineraler, fremskynde kemiske reaktioner som det, der blev fundet i Frasassi-hulerne.

Macalady, som er associeret med Astrobiology Research Center, sagde, at hun har brugt omkring 15 år på at forsøge at identificere en biosignatur, der ville være relevant for en egentlig mission til Mars. Hun sagde, at finde pålidelige biosignaturer er nøglen til at opdage liv på andre planeter.

"Hvis vi skulle finde et lignende miljø på Mars, vi kunne bruge denne særlige biosignatur til at teste for den nuværende eller tidligere tilstedeværelse af liv, " sagde Macalady. "Men jeg tror mere generelt, at det, vi foreslår, er, at når som helst du har mikrober på en overflade og en væske, der bevæger sig forbi, de reaktionshastigheder, som mikroberne genererer, vil give dig mulighed for at se variation i en signatur som isotoper. Forskningen er spændende, fordi den ikke kun er et eksempel. Det er en generel recept til at lede efter beviser på liv."

Næste, holdet vil studere, hvad Frasassi-huleniveauer kan fortælle os om nuværende og tidligere liv, muligvis afsløre, hvad den nye biosignatur kan fortælle os på en længere tidsskala.

"Denne forskning viser, at livet efterlader fodspor, uanset hvor de eksisterer, " sagde Muammar Mansor, en postdoc-forsker i afdelingen for geologiske videnskaber ved University of Texas i El Paso, der modtog sin ph.d. fra Penn State, mens han udførte denne forskning. "Min største passion inden for forskning er at studere livet i universet gennem det tværfaglige felt astrobiologi."