De bodem van de Rocky Ridge in centraal Antarctica bevat nooit micro -organismen.
Voor het eerst hebben wetenschappers ontdekt dat er geen leven in de grond op het aardoppervlak lijkt te zijn. De grond komt van twee winderige, rotsachtige richels in het interieur van Antarctica, 300 mijl van de zuidpool, waar duizenden voet ijs de bergen binnendringen.
"Mensen hebben altijd gedacht dat microben winterhard waren en ergens konden wonen", zegt Noah Firer, een microbiële ecoloog aan de Universiteit van Colorado Boulder wiens team bodem bestudeert. Er zijn immers eencellige organismen gevonden die in hydrothermische ventilatieopeningen leven met temperaturen van meer dan 200 graden Fahrenheit, in meren onder een halve mijl ijs in Antarctica, en zelfs 120.000 voet boven de stratosfeer van de aarde. Maar na een jaar werk hebben Ferrer en zijn doctoraatsstudent Nicholas Dragon nog steeds geen tekenen van leven gevonden in de Antarctische bodem die ze hebben verzameld.
Firer en Dragone bestudeerden bodems van 11 verschillende bergketens, die een breed scala aan omstandigheden vertegenwoordigen. Degenen die uit lagere en minder koude berggebieden komen, bevatten bacteriën en schimmels. Maar in sommige bergen van de twee hoogste, droogste en koudste bergketens zijn er geen tekenen van leven.
"We kunnen niet zeggen dat ze steriel zijn," zei Ferrer. Microbiologen zijn gewend om miljoenen cellen in een theelepel grond te vinden. Daarom kan een zeer klein aantal (bijv. 100 levensvatbare cellen) ontsnappen aan detectie. "Maar voor zover we weten, bevatten ze geen micro -organismen."
Of sommige grond echt verstoken is van het leven of later wordt ontdekt om enkele overlevende cellen te bevatten, nieuwe bevindingen die onlangs in het tijdschrift JGR Biogeosciences zijn gepubliceerd, kunnen helpen bij het zoeken naar leven op Mars. Antarctische bodem is permanent bevroren, vol met giftige zouten, en heeft al twee miljoen jaar niet veel vloeibaar water - vergelijkbaar met Mars -grond.
Ze werden verzameld tijdens een door de National Science Foundation gefinancierde expeditie in januari 2018 naar afgelegen gebieden van de Transantarctische bergen. Ze gaan door het interieur van het continent en scheiden het hoge polaire plateau in het oosten van het laaggelegen ijs in het westen. De wetenschappers zetten kamp op de Shackleton-gletsjer, een 6-mijl transportband van ijs die een kloof in de bergen stroomt. Ze gebruikten helikopters om naar grote hoogten te vliegen en monsters op en neer op de gletsjer te verzamelen.
In de warme, natte bergen aan de voet van een gletsjer, slechts een paar honderd voet boven zeeniveau, ontdekten ze dat de grond werd bewoond door dieren die kleiner waren dan een sesamzaad: microscopische wormen, achtbenige tardigrades, rotifers en kleine wormen. Springtails genoemd. Gevleugelde insecten. Deze kale, zandige bodems bevatten minder dan duizendste de hoeveelheid bacteriën die in een goed verzorgd gazon worden gevonden, genoeg om voedsel te bieden aan de kleine herbivoren die onder het oppervlak op de loer liggen.
Maar deze tekenen van leven verdwenen geleidelijk toen het team hogere bergen dieper in de gletsjer bezocht. Op de top van de gletsjer bezochten ze twee bergen - Mount Schroeder en Mount Roberts - die meer dan 7.000 voet hoog zijn.
De bezoeken aan Schroeder Mountain waren brutaal, herinnert Byron Adams, een bioloog aan de Brigham Young University in Provo, Utah, die het project leidde. De temperatuur op deze zomerdag is dicht bij 0 ° F. De huilende wind verdampte langzaam het ijs en de sneeuw, waardoor de bergen kaal achterbleven, een constante bedreiging voor het tillen en gooien van de tuinschoppen die ze hadden gebracht om het zand op te graven. Het land is bedekt met roodachtige vulkanische rotsen die gedurende honderden miljoenen jaren door wind en regen zijn uitgehold, waardoor ze ontpit en gepolijst worden.
Toen de wetenschappers de rots optilden, ontdekten ze dat de basis was bedekt met een korst van witte zouten - giftige kristallen van perchloraat, chloraat en nitraat. Perchloraten en chloraten, corrosief-reactieve zouten die worden gebruikt in raketbrandstof en industrieel bleekmiddel, worden ook in overvloed gevonden op het oppervlak van Mars. Zonder water om weg te spoelen, accumuleert zout op deze droge Antarctische bergen.
"Het is alsof je op Mars sampuleert," zei Adams. Wanneer je een schop steekt in: "Je weet dat je het eerste bent om de grond voor altijd te verstoren - misschien miljoenen jaren."
De onderzoekers suggereerden dat zelfs op zulke grote hoogten en in de zwaarste omstandigheden ze nog steeds levende micro -organismen in de bodem zouden vinden. Maar die verwachtingen begonnen eind 2018 te vervagen, toen Dragon een techniek met de naam Polymerase Chain Reaction (PCR) gebruikte om microbieel DNA in vuil te detecteren. Dragon testte 204 monsters van bergen boven en onder de gletsjer. Monsters van onderste, koelere bergen leverden grote hoeveelheden DNA op; Maar de meeste monsters (20%) van grote hoogten, waaronder de meeste van Mount Schroeder en Roberts Massif, werden niet getest op resultaten, wat aangeeft dat ze zeer weinig micro -organismen bevatten of misschien helemaal geen.
"Toen hij me voor het eerst wat resultaten begon te laten zien, dacht ik:" Er is iets mis ", zei Ferrell. Hij dacht dat er iets mis moest zijn met het monster of de laboratoriumapparatuur.
Dragon voerde vervolgens een reeks extra experimenten uit om te zoeken naar tekenen van leven. Hij behandelde de grond met glucose om te zien of bepaalde organismen in de bodem deze omzetten in koolstofdioxide. Hij probeerde een chemische stof te ontdekken die ATP wordt genoemd, die door het hele leven op aarde wordt gebruikt om energie op te slaan. Gedurende enkele maanden cultiveerde hij stukken grond in verschillende voedingsmengsels en probeerde hij bestaande micro -organismen te overtuigen om uit te groeien tot koloniën.
"Nick gooide de gootsteen naar deze monsters," zei Ferrell. Ondanks al deze tests vond hij nog steeds niets in sommige bodems. "Het is echt geweldig."
Jacqueline Gurdial, een milieumicrobioloog aan de Universiteit van Guelph in Canada, noemt de resultaten 'verleidelijk', met name de inspanningen van Dragon om te bepalen welke factoren de kans beïnvloeden om micro -organismen op een bepaalde locatie te vinden. Hij ontdekte dat grote hoogte en hoge chloraatconcentraties de sterkste voorspellers waren van het falen om het leven te detecteren. "Dit is een zeer interessante ontdekking," zei Goodyear. "Dit vertelt ons veel over de grenzen van het leven op aarde."
Ze is er niet helemaal van overtuigd dat hun grond echt levenloos is, deels vanwege haar eigen ervaringen in een ander deel van Antarctica.
Enkele jaren geleden bestudeerde ze bodems uit een vergelijkbare omgeving in de Transantarctic Mountains, een plaats van 500 mijl ten noordwesten van Shackleton Glacier genaamd University Valley die al 120.000 jaar geen significante vocht- of smelttemperaturen heeft gehad. Toen ze het 20 maanden bij 23 ° F incubeerde, een typische zomertemperatuur in de vallei, vertoonde de grond geen tekenen van leven. Maar toen ze de grondmonsters een paar graden boven het vriespunt verwarmde, vertoonden sommigen bacteriegroei.
Wetenschappers hebben bijvoorbeeld ontdekt dat bacteriecellen in leven blijven, zelfs na duizenden jaren in gletsjers. Wanneer ze gevangen raken, kan het metabolisme van de cel een miljoen keer vertragen. Ze gaan in een toestand waarin ze niet meer groeien, maar repareren alleen DNA -schade veroorzaakt door kosmische stralen die het ijs binnendringen. Goodyear speculeert dat deze 'langzame overlevenden' misschien degene zijn die ze in College Valley heeft gevonden - ze vermoedt dat als Dragone en Firer 10 keer meer grond hadden geanalyseerd, ze ze misschien in Roberts Massif of Schroeder Mountain hebben gevonden.
Brent Christner, die Antarctische microben bestudeert aan de Universiteit van Florida in Gainesville, gelooft dat deze, droge bodems op grote hoogte kunnen helpen de zoektocht naar het leven op Mars te verbeteren.
Hij merkte op dat de Viking 1 en Viking 2 ruimtevaartuigen, die in 1976 op Mars landden, levensdetectie-experimenten uitvoerde, gedeeltelijk gebaseerd op studies van laaggelegen grond nabij de kust van Antarctica, een gebied genaamd de droge valleien. Sommige van deze bodems worden nat van Smeltwater in de zomer. Ze bevatten niet alleen micro -organismen, maar op sommige plaatsen ook kleine wormen en andere dieren.
De hogere, droge bodems van Mount Roberts en Mount Schroeder kunnen daarentegen betere testgronden bieden voor Martian -instrumenten.
"Het oppervlak van Mars is erg slecht," zei Christner. "Geen enkel organisme op aarde kan overleven op het oppervlak" - tenminste de bovenste centimeter of twee. Elk ruimtevaartuig dat daarheen gaat op zoek naar het leven, moet voorbereid zijn om te opereren op enkele van de zwaarste plaatsen op aarde.
Copyright © 1996–2015 National Geographic Society. Copyright © National Geographic Partners, LLC, 2015-2023. Alle rechten voorbehouden.