Jorden på den klippefyldte højderyg i det centrale Antarktis har aldrig indeholdt mikroorganismer.
For første gang har forskere opdaget, at der tilsyneladende ikke er noget liv i jorden på Jordens overflade. Jorden kommer fra to vindblæste, klippefyldte højderygge i Antarktis' indre, 480 kilometer fra Sydpolen, hvor tusindvis af meter is trænger igennem bjergene.
"Folk har altid troet, at mikrober var hårdføre og kunne leve hvor som helst," siger Noah Firer, en mikrobiel økolog ved University of Colorado Boulder, hvis team studerer jord. Encellede organismer er trods alt blevet fundet levende i hydrotermiske væld med temperaturer over 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 ph.d.-studerende Nicholas Dragon stadig ikke fundet tegn på liv i den antarktiske jord, de indsamlede.
Firer og Dragone studerede jordbund fra 11 forskellige bjergkæder, der repræsenterer en bred vifte af forhold. Jordbund, der kommer fra lavere og mindre kolde bjergområder, indeholder bakterier og svampe. Men i nogle bjerge i 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) undgå at blive opdaget. "Men så vidt vi ved, indeholder de ingen mikroorganismer."
Uanset om noget jord virkelig er blottet for liv, eller om det senere opdages, at det indeholder nogle overlevende celler, kan nye fund, der for nylig er offentliggjort i tidsskriftet JGR Biogeosciences, hjælpe i jagten på liv på Mars. Antarktisk jord er permanent frossen, fuld af giftige salte og har ikke haft meget flydende vand i to millioner år – svarende til Mars' jord.
De blev indsamlet 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 polarplateau i øst fra den lavtliggende is i vest. Forskerne slog lejr på Shackleton-gletsjeren, et 96 kilometer langt transportbånd af is, der flyder ned ad en kløft i bjergene. De brugte helikoptere til at flyve til store højder og indsamle prøver op og ned ad gletsjeren.
I de varme, våde bjerge for foden af ​​en gletsjer, blot et par hundrede fod over havets overflade, opdagede de, at jorden var beboet af dyr mindre end et sesamfrø: mikroskopiske orme, ottebenede tardigrader, hjuldyr og bittesmå orme, kaldet springhaler. Vingede insekter. Disse bare, sandede jorde indeholder mindre end en tusindedel af den mængde bakterier, der findes i en velplejet græsplæne, nok til at give føde til de små planteædere, der lurer under overfladen.
Men disse tegn på liv forsvandt gradvist, efterhånden som holdet besøgte højere bjerge dybere inde i gletsjeren. På toppen af ​​gletsjeren besøgte de to bjerge – Mount Schroeder og Mount Roberts – som er over 2100 meter høje.
Besøgene på Schroeder Mountain var brutale, husker Byron Adams, biolog ved Brigham Young University i Provo, Utah, som 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 at løfte og kaste de haveskovle, de havde medbragt for at grave sandet op. Landet er dækket af rødlige vulkanske klipper, der er blevet eroderet over hundredvis af millioner af år af vind og regn, hvilket har efterladt dem hullede og polerede.
Da forskerne løftede klippen, opdagede de, at dens base var dækket af en skorpe af hvide salte - giftige krystaller af perklorat, klorat og nitrat. Perklorater og klorater, korrosivt reaktive salte, der bruges i raketbrændstof og industrielt blegemiddel, findes også i overflod på Mars' overflade. Uden vand at skylle væk, ophobes salt i disse tørre antarktiske bjerge.
"Det er ligesom at tage prøver på Mars," sagde Adams. Når man stikker en skovl i jorden, "ved man, at man er den første ting, der forstyrrer jorden i en evighed – måske millioner af år."
Forskerne antydede, at selv i så høje højder og under de barskeste 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 mikrobiel DNA i jord. 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 store højder, inklusive de fleste fra Mount Schroeder og Roberts Massif, blev ikke testet for nogen resultater, hvilket indikerer, at de indeholdt meget få mikroorganismer eller måske slet ingen.
"Da han først begyndte at vise mig nogle resultater, tænkte jeg: 'Der er noget galt'," sagde Ferrell. Han troede, at der måtte være noget galt med prøven eller laboratorieudstyret.
Dragon udførte 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 omdannede det til kuldioxid. Han forsøgte at opdage et kemikalie kaldet ATP, som bruges af alt liv på Jorden til at lagre energi. I flere måneder dyrkede han jordstykker i forskellige næringsstofblandinger og forsøgte at overbevise eksisterende mikroorganismer om at vokse til kolonier.
"Nick kastede køkkenvasken efter disse prøver," sagde Ferrell. Trods alle disse tests fandt han stadig ingenting i nogle af jordprøverne. "Det er virkelig fantastisk."
Jacqueline Gurdial, en miljømikrobiolog ved University of Guelph i Canada, kalder resultaterne "lokkende", især Dragons forsøg på at bestemme, hvilke faktorer der påvirker sandsynligheden for at finde mikroorganismer på et givet sted. Han fandt ud af, at stor højde og høje kloratkoncentrationer var de stærkeste indikatorer for, at det ikke lykkedes at finde liv. "Dette er en meget interessant opdagelse," sagde Goodyear. "Dette fortæller os meget om livets begrænsninger på Jorden."
Hun er ikke helt overbevist om, at deres jord virkelig er livløs, delvist 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 800 km nordvest for Shackleton-gletsjeren kaldet University Valley, der muligvis ikke har haft betydelig fugtighed eller smeltetemperaturer i 120.000 år. Da hun inkuberede den i 20 måneder ved -1°C, en typisk sommertemperatur i dalen, viste jorden ingen tegn på liv. Men da hun opvarmede jordprøver et par grader over frysepunktet, viste nogle bakterievækst.
For eksempel har forskere opdaget, at bakterieceller forbliver i live, selv efter tusinder af år i gletsjere. Når de bliver fanget, kan cellens stofskifte blive langsommere en million gange. De går ind i en tilstand, hvor de ikke længere vokser, men kun reparerer DNA-skader forårsaget af kosmisk stråling, der trænger ind i isen. Goodyear spekulerer i, at disse "langsomme overlevende" kan være dem, hun fandt i College Valley – hun har mistanke om, 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 tørre jordtyper i høj højde kan bidrage til at forbedre søgen efter liv på Mars.
Han bemærkede, at Viking 1 og Viking 2 rumfartøjerne, der landede på Mars i 1976, udførte eksperimenter med at opdage liv, delvist baseret på studier af lavtliggende jord nær Antarktis' kyst, en region kaldet de tørre dale. Nogle af disse jorde bliver våde af smeltevand om sommeren. De indeholder ikke kun mikroorganismer, men nogle steder også små orme og andre dyr.
I modsætning hertil kan de højere, tørre jordtyper på Mount Roberts og Mount Schroeder muligvis give bedre testområder for marsinstrumenter.
"Mars' overflade er meget dårlig," sagde Christner. "Ingen organisme på Jorden kan overleve på overfladen" - i hvert fald ikke en centimeter eller to. Ethvert rumfartøj, der skal derhen i jagten på liv, skal være forberedt på at operere i nogle af de barskeste steder på Jorden.
Ophavsret © 1996–2015 National Geographic Society. Ophavsret © National Geographic Partners, LLC, 2015-2023. Alle rettigheder forbeholdes.