Mars ist nicht gerade ein freundlicher Ort für das Leben, wie wir es kennen. Während die Temperaturen am Äquator im Sommer mittags bis zu milden 35 ° C (95 ° F) erreichen können, beträgt die durchschnittliche Oberflächentemperatur -63 ° C (-82 ° F) und bis zu -143 ° C (-226 ° F) im Winter in den Polarregionen. Sein atmosphärischer Druck beträgt etwa ein halbes Prozent des Erddrucks, und die Oberfläche ist einer beträchtlichen Menge an Strahlung ausgesetzt.
Bisher war niemand sicher, ob Mikroorganismen in dieser extremen Umgebung überleben könnten. Dank einer neuen Studie eines Forscherteams der Lomonossow-Universität Moskau (LMSU) können wir nun möglicherweise Einschränkungen hinsichtlich der Bedingungen festlegen, denen Mikroorganismen standhalten können. Diese Studie könnte daher erhebliche Auswirkungen auf die Suche nach Leben anderswo im Sonnensystem und vielleicht sogar darüber hinaus haben!
Die Studie mit dem Titel „100 kGy Gamma-betroffene mikrobielle Gemeinschaften im alten arktischen Permafrost unter simulierten Marsbedingungen“ wurde kürzlich in der Fachzeitschrift veröffentlicht Extremophile. Das Forschungsteam unter der Leitung von Vladimir S. Cheptsov von der LMSU bestand aus Mitgliedern der Russischen Akademie der Wissenschaften, der Staatlichen Polytechnischen Universität St. Petersburg, des Kurchatov-Instituts und der Ural-Bundesuniversität.
Für ihre Studie stellte das Forscherteam die Hypothese auf, dass Temperatur- und Druckbedingungen nicht die mildernden Faktoren, sondern die Strahlung sind. Als solche führten sie Tests durch, bei denen mikrobielle Gemeinschaften, die in simuliertem Marsregolith enthalten waren, bestrahlt wurden. Der simulierte Regolith bestand aus Sedimentgesteinen, die Permafrost enthielten, die dann Bedingungen bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck ausgesetzt wurden.
Wie Vladimir S. Cheptsov, ein Doktorand an der MSU-Abteilung für Bodenbiologie in Lomonossow und Mitautor des Papiers, in einer Pressemitteilung der LMSU erklärte:
„Wir haben die gemeinsamen Auswirkungen einer Reihe physikalischer Faktoren (Gammastrahlung, niedriger Druck, niedrige Temperatur) auf die mikrobiellen Gemeinschaften im alten arktischen Permafrost untersucht. Wir haben auch ein einzigartiges Naturobjekt untersucht - den alten Permafrost, der seit etwa 2 Millionen Jahren nicht mehr geschmolzen ist. Kurz gesagt, wir haben ein Simulationsexperiment durchgeführt, das die Bedingungen der Kryokonservierung im Mars-Regolithen abdeckte. Es ist auch wichtig, dass wir in diesem Artikel die Wirkung hoher Dosen (100 kGy) Gammastrahlung auf die Vitalität von Prokaryoten untersucht haben, während in früheren Studien nach Dosen über 80 kGy keine lebenden Prokaryoten mehr gefunden wurden. “
Um die Marsbedingungen zu simulieren, verwendete das Team eine ursprüngliche Kammer mit konstantem Klima, die die niedrige Temperatur und den atmosphärischen Druck aufrechterhielt. Anschließend setzten sie die Mikroorganismen unterschiedlicher Gammastrahlung aus. Sie fanden heraus, dass die mikrobiellen Gemeinschaften in der simulierten Marsumgebung einen hohen Widerstand gegen die Temperatur- und Druckbedingungen zeigten.
Nachdem sie jedoch mit der Bestrahlung der Mikroben begonnen hatten, stellten sie verschiedene Unterschiede zwischen der bestrahlten Probe und der Kontrollprobe fest. Während die Gesamtzahl der prokaryotischen Zellen und die Anzahl der metabolisch aktiven Bakterienzellen mit den Kontrollwerten übereinstimmten, verringerte sich die Anzahl der bestrahlten Bakterien um zwei Größenordnungen, während sich die Anzahl der metabolisch aktiven Zellen der Archaeen ebenfalls verdreifachte.
Das Team stellte außerdem fest, dass in der exponierten Permafrostprobe eine hohe Artenvielfalt der Bakterien vorhanden war und diese Bakterien nach der Bestrahlung eine signifikante strukturelle Veränderung erfuhren. Zum Beispiel mögen Populationen von Actinobakterien Arthrobacter- eine im Boden häufig vorkommende Gattung - waren in den Kontrollproben nicht vorhanden, dominierten jedoch in den exponierten Bakteriengemeinschaften.
Kurz gesagt, diese Ergebnisse zeigten, dass Mikroorganismen auf dem Mars überlebensfähiger sind als bisher angenommen. Sie sind nicht nur in der Lage, die kalten Temperaturen und den niedrigen atmosphärischen Druck zu überstehen, sondern auch die an der Oberfläche üblichen Strahlungsbedingungen. Wie Cheptsov erklärte:
„Die Ergebnisse der Studie weisen auf die Möglichkeit einer längeren Kryokonservierung lebensfähiger Mikroorganismen im Mars-Regolithen hin. Die Intensität der ionisierenden Strahlung auf der Marsoberfläche beträgt 0,05 bis 0,076 Gy / Jahr und nimmt mit der Tiefe ab. Unter Berücksichtigung der Strahlungsintensität im Mars-Regolithen lassen die erhaltenen Daten vermuten, dass hypothetische Mars-Ökosysteme in einem anabiotischen Zustand in der Oberflächenschicht des Regolithen (vor UV-Strahlen geschützt) für mindestens 1,3 Millionen Jahre erhalten bleiben 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 erhaltenen 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. “
Diese Studie war aus mehreren Gründen von Bedeutung. Einerseits konnten die Autoren erstmals nachweisen, dass Prokaryotenbakterien Strahlungsüberschreitungen von mehr als 80 kGy überleben können - was bisher für unmöglich gehalten wurde. Sie zeigten auch, dass Mikroorganismen trotz ihrer schwierigen Bedingungen noch heute auf dem Mars leben können und in Permafrost und Boden erhalten bleiben.
Die Studie zeigt auch, wie wichtig es ist, sowohl außerirdische als auch kosmische Faktoren zu berücksichtigen, wenn berücksichtigt wird, wo und unter welchen Bedingungen lebende Organismen überleben können. Last but not least hat diese Studie etwas getan, was keine frühere Studie getan hat, nämlich die Grenzen der Strahlenresistenz von Mikroorganismen auf dem Mars zu definieren - insbesondere innerhalb des Regolithen und in verschiedenen Tiefen.
Diese Informationen werden für zukünftige Missionen zum Mars und zu anderen Orten im Sonnensystem und möglicherweise sogar für die Untersuchung von Exoplaneten von unschätzbarem Wert sein. Wenn wir wissen, unter welchen Bedingungen das Leben gedeihen wird, können wir feststellen, wo wir nach Anzeichen dafür suchen müssen. Bei der Vorbereitung von Missionen mit anderen Worten werden die Wissenschaftler auch wissen, welche Orte zu vermeiden sind, damit eine Kontamination der einheimischen Ökosysteme verhindert werden kann.
