Das Leben auf dem Mars kann sogar in unmittelbarer Nähe der Oberfläche Millionen von Jahren überleben
Der Mars ist nicht gerade ein freundlicher Ort für das Leben, wie wir ihn kennen. Während die Temperaturen am Äquator im Sommer mittags bis zu lauen 35 °C (95 °F) erreichen können, beträgt die Durchschnittstemperatur an der Oberfläche -63 °C (-82 °F) und kann bis zu sinken -143 °C (-226 °F) im Winter in den Polargebieten. Sein atmosphärischer Druck beträgt etwa ein halbes Prozent des Erddrucks, und die Oberfläche ist einer beträchtlichen Strahlungsmenge ausgesetzt.
Bisher war sich niemand sicher, ob Mikroorganismen in dieser extremen Umgebung überleben können. Aber danke an a neue Studie von einem Forscherteam der Lomonossow-Universität Moskau (LMSU) können wir jetzt möglicherweise einschränken, welchen Bedingungen Mikroorganismen standhalten können. Diese Studie könnte daher bedeutende Auswirkungen auf die Jagd nach Leben anderswo im Sonnensystem und vielleicht sogar darüber hinaus haben!
Die Studie mit dem Titel „ 100 kGy gammabetroffene mikrobielle Gemeinschaften im alten arktischen Permafrostboden unter simulierten Marsbedingungen “, erschien kürzlich in der wissenschaftlichen ZeitschriftExtremophile.Das Forschungsteam, das von Vladimir S. Cheptsov von der LMSU geleitet wurde, umfasste Mitglieder der Russischen Akademie der Wissenschaften, der Staatlichen Polytechnischen Universität St. Petersburg, des Kurchatov-Instituts und der Ural Federal University.
Aufnahme des Orbiters Viking 1 im Juni 1976, die eine dünne Marsatmosphäre und eine staubige, rote Oberfläche zeigt. Credits: NASA/Viking 1
Für ihre Studie stellte das Forscherteam die Hypothese auf, dass Temperatur- und Druckbedingungen nicht die mildernden Faktoren sind, sondern die Strahlung. Als solche führten sie Tests durch, bei denen mikrobielle Gemeinschaften, die in simuliertem Mars-Regolith enthalten waren, dann bestrahlt wurden. Der simulierte Regolith bestand aus Sedimentgesteinen, die Permafrost enthielten, die dann niedrigen Temperatur- und Niederdruckbedingungen ausgesetzt wurden.
Wie Vladimir S. Cheptsov, Doktorand am Department of Soil Biology der Lomonosov MSU und Co-Autor des Papiers, in einem LMSU Pressemitteilung :
„Wir haben die gemeinsamen Auswirkungen einer Reihe von physikalischen Faktoren (Gammastrahlung, niedriger Druck, niedrige Temperatur) auf die mikrobiellen Gemeinschaften im alten arktischen Permafrost untersucht. Wir haben auch ein einzigartiges, von der Natur geschaffenes Objekt untersucht – den uralten Permafrost, der seit etwa 2 Millionen Jahren nicht geschmolzen ist. Kurz gesagt, wir haben ein Simulationsexperiment durchgeführt, das die Bedingungen der Kryokonservierung im Mars-Regolith abdeckte. Es ist auch wichtig, dass wir in dieser Arbeit die Wirkung hoher Dosen (100 kGy) von Gammastrahlung auf die Vitalität von Prokaryonten untersucht haben, während in früheren Studien bei Dosen von mehr als 80 kGy niemals lebende Prokaryonten gefunden wurden.“
Um die Marsbedingungen zu simulieren, verwendete das Team eine ursprüngliche Konstantklimakammer, die die niedrige Temperatur und den atmosphärischen Druck aufrechterhielt. Anschließend setzten sie die Mikroorganismen unterschiedlich starker Gammastrahlung aus. Sie fanden heraus, dass die mikrobiellen Gemeinschaften eine hohe Beständigkeit gegen die Temperatur- und Druckbedingungen in der simulierten Marsumgebung zeigten.
Bild von Marsböden, in denen sich die Spirit-Mission eingebettet hat. Bildnachweis: NASA/JPL
Nachdem sie jedoch mit der Bestrahlung der Mikroben begonnen hatten, bemerkten sie mehrere Unterschiede zwischen der bestrahlten Probe und der Kontrollprobe. Während die Gesamtzahl der prokaryontischen Zellen und die Zahl der stoffwechselaktiven Bakterienzellen mit den Kontrollwerten übereinstimmten, nahm die Zahl der bestrahlten Bakterien um zwei Größenordnungen ab, während sich die Zahl der stoffwechselaktiven Zellen der Archaeen ebenfalls verdreifachte.
Das Team stellte auch fest, dass in der exponierten Permafrostprobe eine hohe Artenvielfalt an Bakterien vorhanden war und diese Bakterien nach der Bestrahlung eine erhebliche strukturelle Veränderung durchmachten. Zum Beispiel Populationen von Aktinobakterien wieArthrobacter– eine im Boden verbreitete Gattung – waren in den Kontrollproben nicht vorhanden, wurden aber in den exponierten Bakteriengemeinschaften vorherrschend.
Kurz gesagt, diese Ergebnisse zeigten, dass Mikroorganismen auf dem Mars überlebensfähiger sind als bisher angenommen. Sie können nicht nur die kalten Temperaturen und den niedrigen Luftdruck überstehen, sondern auch die an der Oberfläche üblichen Strahlungsbedingungen. Als Cheptsov erklärt :
„Die Ergebnisse der Studie weisen auf die Möglichkeit einer verlängerten Kryokonservierung lebensfähiger Mikroorganismen im Mars-Regolith hin. Die Intensität der ionisierenden Strahlung auf der Marsoberfläche beträgt 0,05-0,076 Gy/Jahr und nimmt mit der Tiefe ab. Unter Berücksichtigung der Strahlungsintensität im Mars-Regolith lassen die gewonnenen Daten vermuten, dass hypothetische Mars-Ökosysteme in der Oberflächenschicht des Regoliths (vor UV-Strahlung geschützt) in einem anabiotischen Zustand für mindestens 1,3 Millionen Jahre konserviert werden könnten, in einer Tiefe von zwei Metern für mindestens 3,3 Millionen Jahre und in einer Tiefe von fünf Metern für mindestens 20 Millionen Jahre. Die gewonnenen Daten können auch verwendet werden, um die Möglichkeit des Nachweises lebensfähiger Mikroorganismen auf anderen Objekten des Sonnensystems und in kleinen Körpern im Weltraum zu bewerten.“
Zukünftige Missionen könnten das Vorhandensein von vergangenem Leben auf dem Mars bestimmen, indem sie nach Anzeichen extremer Bakterien suchen. Bildnachweis: NASA.
Diese Studie war aus mehreren Gründen signifikant. Einerseits konnten die Autoren erstmals nachweisen, dass prokaryontische Bakterien Bestrahlungen von über 80 kGy überstehen können – was bisher für unmöglich gehalten wurde. Sie zeigten auch, dass trotz der harten Bedingungen auf dem Mars heute noch Mikroorganismen leben können, die in seinem Permafrost und Boden konserviert sind.
Die Studie zeigt auch, wie wichtig es ist, sowohl außerirdische als auch kosmische Faktoren zu berücksichtigen, wenn es darum geht, wo und unter welchen Bedingungen lebende Organismen überleben können. Nicht zuletzt hat diese Studie etwas getan, was keine vorherige Studie getan hat, nämlich die Grenzen der Strahlungsresistenz für Mikroorganismen auf dem Mars zu definieren – insbesondere innerhalb von Regolith und in verschiedenen Tiefen.
Diese Informationen werden für zukünftige Missionen zum Mars und zu anderen Orten im Sonnensystem von unschätzbarem Wert sein und vielleicht sogar für die Erforschung von Exoplaneten. Wenn wir wissen, unter welchen Bedingungen das Leben gedeihen wird, können wir feststellen, wo wir nach Anzeichen dafür suchen müssen. Und mit anderen Worten, bei der Vorbereitung von Missionen wird es Wissenschaftlern auch wissen lassen, welche Orte zu vermeiden sind, damit eine Kontamination indigener Ökosysteme verhindert werden kann.
Weiterlesen: Lomonsonov-Universität Moskau , Extremophile