Jorden på Rocky Ridge i det centrale Antarktis har aldrig indeholdt mikroorganismer.
For første gang har forskere opdaget, at der ikke ser ud til at være noget liv i jorden på jordoverfladen. Jorden kommer fra to forblæste, stenede rygter i Antarktis indre, 300 miles fra Sydpolen, hvor tusinder af meter is trænger ind i bjergene.
”Folk har altid troet, at mikrober var hårdføre og kunne leve overalt,” siger Noah Firer, en mikrobiel økolog ved University of Colorado Boulder, hvis holdstudier jord. Når alt kommer til alt er encellede organismer blevet fundet levende i hydrotermiske ventilationsåbninger med temperaturer, der overstiger 200 grader Fahrenheit, i søer under en halv kilometer is i Antarktis og endda 120.000 fod over Jordens stratosfære. Men efter et års arbejde har Ferrer og hans doktorand Nicholas Dragon stadig ikke fundet nogen tegn på liv i den antarktiske jord, de indsamlede.
Firer og Dragone studerede jord fra 11 forskellige bjergkæder, der repræsenterede en lang række forhold. De, der kommer fra lavere og mindre kolde bjergområder, indeholder bakterier og svampe. Men i nogle bjerge af de to højeste, tørreste og koldeste bjergkæder er der ingen tegn på liv.
”Vi kan ikke sige, at de er sterile,” sagde Ferrer. Mikrobiologer er vant til at finde millioner af celler i en teskefuld jord. Derfor kan et meget lille antal (f.eks. 100 levedygtige celler) undslippe detektion. ”Men så vidt vi ved, indeholder de ikke nogen mikroorganismer.”
Uanset om noget jord virkelig er blottet for livet eller senere opdages at indeholde nogle overlevende celler, kan nye fund, der for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet JGR Biogeosciences, hjælpe i søgen efter livet på Mars. Antarktisk jord er permanent frosset, fuld af giftige salte og har ikke haft meget flydende vand i to millioner år - svarende til Martian jord.
De blev samlet under en National Science Foundation-finansieret ekspedition i januar 2018 til fjerntliggende områder af de transantarktiske bjerge. De passerer gennem det indre af kontinentet og adskiller det høje polære plateau i øst fra den lavtliggende is i vest. Forskerne oprettede lejr på Shackleton Glacier, et 60-mils transportbånd af is, der flyder ned ad en kløft i bjergene. De brugte helikoptere til at flyve til høje højder og samle prøver op og ned i gletsjeren.
I de varme, våde bjerge ved foden af ​​en gletsjer, kun et par hundrede meter over havets overflade, opdagede de, at jorden var beboet af dyr, der var mindre end et sesamfrø: mikroskopiske orme, ottebenede tardigrades, rotifere og små orme. kaldes springtails. Vingede insekter. Disse bare, sandede jordarter indeholder mindre end tusindedel af den mængde bakterier, der findes i en velplejet græsplæne, nok til at levere mad til de små planteetere, der lurer under overfladen.
Men disse tegn på liv forsvandt gradvist, da holdet besøgte højere bjerge dybere ned i gletsjeren. Øverst på gletsjeren besøgte de to bjerge - Mount Schroeder og Mount Roberts - som er over 7.000 fod høje.
Besøgene i Schroeder Mountain var brutale, husker Byron Adams, en biolog ved Brigham Young University i Provo, Utah, der ledede projektet. Temperaturen på denne sommerdag er tæt på 0 ° F. Den hylende vind fordampede langsomt isen og sneen og efterlod bjergene bare, en konstant trussel mod løft og kast af haveskovlen, de havde bragt for at grave sandet op. Landet er dækket af rødlige vulkanske klipper, der er eroderet over hundreder af millioner af år af vind og regn, hvilket efterlader dem bundet og poleret.
Da forskerne løftede klippen, opdagede de, at dens base var dækket med en skorpe med hvide salte - toksiske krystaller af perchlorat, chlorat og nitrat. Perchlorater og chlorater, korrosive-reaktive salte, der bruges i raketbrændstof og industriel blegemiddel, findes også i overflod på overfladen af ​​Mars. Uden vand til at vaske væk akkumuleres Salt på disse tørre Antarktiske bjerge.
”Det er som at prøve på Mars,” sagde Adams. Når du stikker en skovl ind, "Du ved, at du er den første ting, der forstyrrer jorden i for evigt - måske millioner af år."
Forskerne foreslog, at selv i så høje højder og under de hårdeste forhold, ville de stadig finde levende mikroorganismer i jorden. Men disse forventninger begyndte at falme i slutningen af ​​2018, da Dragon brugte en teknik kaldet polymerasekædereaktion (PCR) til at detektere mikrobielt DNA i snavs. Dragon testede 204 prøver fra bjerge over og under gletsjeren. Prøver fra lavere, køligere bjerge gav store mængder DNA; Men de fleste prøver (20%) fra høje højder, inklusive de fleste fra Mount Schroeder og Roberts Massif, blev ikke testet for nogen resultater, hvilket indikerede, at de indeholdt meget få mikroorganismer eller måske ingen overhovedet.
”Da han først begyndte at vise mig nogle resultater, tænkte jeg,” noget er galt, ”sagde Ferrell. Han troede, at der må være noget galt med prøven eller laboratorieudstyret.
Dragon gennemførte derefter en række yderligere eksperimenter for at søge efter tegn på liv. Han behandlede jorden med glukose for at se, om visse organismer i jorden konverterede den til kuldioxid. Han forsøgte at opdage et kemikalie kaldet ATP, der bruges af alt liv på jorden til at opbevare energi. I flere måneder dyrkede han jordstykker i forskellige næringsstofblandinger og forsøgte at overbevise eksisterende mikroorganismer om at vokse til kolonier.
”Nick kastede køkkenvasken på disse prøver,” sagde Ferrell. På trods af alle disse tests fandt han stadig intet i nogle jordarter. ”Det er virkelig fantastisk.”
Jacqueline Gurdial, en miljømikrobiolog ved University of Guelph i Canada, kalder resultaterne "lokkende", især Dragon's bestræbelser på at bestemme, hvilke faktorer der påvirker sandsynligheden for at finde mikroorganismer på et givet sted. Han fandt, at koncentrationer med høj højde og høje chlorat var de stærkeste forudsigere for manglende detektering af livet. ”Dette er en meget interessant opdagelse,” sagde Goodyear. ”Dette fortæller os meget om livets grænser på jorden.”
Hun er ikke helt overbevist om, at deres jord virkelig er livløs, delvis på grund af hendes egne oplevelser i en anden del af Antarktis.
For flere år siden studerede hun jord fra et lignende miljø i de transantarktiske bjerge, et sted 500 miles nordvest for Shackleton Glacier kaldet University Valley, som måske ikke har haft signifikant fugt- eller smeltetemperaturer i 120.000 år. Da hun inkuberede det i 20 måneder ved 23 ° F, en typisk sommertemperatur i dalen, viste jorden ingen tegn på liv. Men da hun opvarmede jordprøver et par grader over frysning, viste nogle bakteriel vækst.
For eksempel har forskere opdaget, at bakterieceller forbliver i live, selv efter tusinder af år i gletsjere. Når de bliver fanget, kan cellens stofskifte bremse en million gange. De går ind i en tilstand, hvor de ikke længere vokser, men reparerer kun DNA -skader forårsaget af kosmiske stråler, der trænger ind i isen. Goodyear spekulerer i, at disse "langsomme overlevende" kan være dem, hun fandt i College Valley - hun mistænker, at hvis Dragone og Firer havde analyseret 10 gange mere jord, kunne de have fundet dem i Roberts Massif eller Schroeder Mountain.
Brent Christner, der studerer antarktiske mikrober ved University of Florida i Gainesville, mener, at disse høje højde, tørre jord kan hjælpe med at forbedre søgen efter livet på Mars.
Han bemærkede, at Viking 1 og Viking 2 rumfartøjer, der landede på Mars i 1976, udførte livsdetekteringseksperimenter, der delvis var baseret på undersøgelser af lavtliggende jord nær kysten af ​​Antarktis, en region kaldet de tørre dale. Nogle af disse jordarter bliver våde fra smeltevand om sommeren. De indeholder ikke kun mikroorganismer, men nogle steder også små orme og andre dyr.
I modsætning hertil kan de højere, tørre jordarter af Roberts og Mount Schroederen give bedre testområder for martiske instrumenter.
”Overfladen af ​​Mars er meget dårlig,” sagde Christner. ”Ingen organisme på jorden kan overleve på overfladen” - i det mindste den øverste tomme eller to. Ethvert rumfartøj, der går der på jagt efter livet, skal være forberedt på at operere på nogle af de hårdeste steder på jorden.
Copyright © 1996–2015 National Geographic Society. Copyright © National Geographic Partners, LLC, 2015-2023. Alle rettigheder forbeholdes.