Kopš 70. gadiem, kad Voyager zondes iemūžināja Europa apledojušās virsmas attēlus, zinātniekiem ir radušās aizdomas, ka dzīvība varētu pastāvēt Mēness okeānos iekšējā Saules sistēmā. Kopš tā laika ir parādījušies citi pierādījumi, kas ir pastiprinājuši šo teoriju, sākot ar ledainajiem plūdiem Eiropā un Enceladus, hidrotermālās aktivitātes interjera modeļiem un pat revolucionāro sarežģītu organisko molekulu atklājumu Enceladus plūdos.
Tomēr dažās ārējās Saules sistēmas vietās apstākļi ir ļoti auksti, un toksisku antifrīzu ķimikāliju dēļ ūdens spēj pastāvēt tikai šķidrā veidā. Tomēr saskaņā ar jaunu starptautiskas pētnieku grupas pētījumu ir iespējams, ka baktērijas varētu izdzīvot šajās spožajās vidēs. Šīs ir labas ziņas tiem, kas cer atrast dzīves pierādījumus Saules sistēmas ekstrēmās vidēs.
Nesen zinātniskajā žurnālā parādījās pētījums, kurā sīki aprakstīti viņu atklājumi ar nosaukumu “Uzlabota mikrobu izturība Subzero Brines” Astrobioloģija. Pētījumu veica Jēkabs Heinzs no Berlīnes Tehniskās universitātes (TUB) Astronomijas un astrofizikas centra, un tajā piedalījās dalībnieki no Tufta universitātes, Londonas Imperiālās koledžas un Vašingtonas štata universitātes.
Pamatā tiek uzskatīts, ka uz tādiem ķermeņiem kā Ceres, Callisto, Triton un Plutons - kas atrodas vai nu tālu no saules vai kuriem nav iekšējo sildīšanas mehānismu - iekšējie okeāni pastāv noteiktu ķīmisku vielu un sāļu (piemēram, amonjaka) klātbūtnes dēļ. Šie “antifrīzu” savienojumi nodrošina to, ka viņu okeānos ir zemāks sasalšanas punkts, taču tie rada vidi, kas būtu pārāk auksta un dzīvībai toksiska, kā mēs to zinām.
Pētījuma dēļ komanda mēģināja noteikt, vai mikrobi patiešām var izdzīvot šajās vidēs, veicot testus ar Planococcus halocryophilus, baktērijas, kas atrodamas Arktikas mūžīgajā sasalumā. Pēc tam viņi pakļāva šīs baktērijas nātrija, magnija un kalcija hlorīda, kā arī perhlorāta, ķīmiska savienojuma, šķīdumu, ko atradis Fēniksa zemnieks uz Marsa, šķīdumiem.
Pēc tam šķīdumus pakļāva temperatūrai no + 25 ° C līdz -30 ° C, izmantojot vairākus sasaldēšanas un atkausēšanas ciklus. Viņi atklāja, ka baktēriju izdzīvošanas rādītāji bija atkarīgi no šķīduma un iesaistītās temperatūras. Piemēram, baktērijām, kas suspendētas hlorīdu saturošos (fizioloģiskā šķīduma) paraugos, bija lielākas izdzīvošanas iespējas nekā baktērijām, kas satur perhlorātu saturošus paraugus - lai gan izdzīvošanas rādītāji palielinājās, jo temperatūra tika pazemināta.
Piemēram, grupa atklāja, ka nātrija hlorīda (NaCl) šķīdumā esošās baktērijas nomira divu nedēļu laikā istabas temperatūrā. Bet, kad temperatūra tika pazemināta līdz 4 ° C (39 ° F), izdzīvojamība sāka palielināties un gandrīz visas baktērijas izdzīvoja laikā, kad temperatūra sasniedza -15 ° C (5 ° F). Tikmēr magnija un kalcija hlorīda šķīdumos esošajām baktērijām bija augsts izdzīvošanas līmenis –30 ° C (-22 ° F).
Rezultāti atšķīrās arī trim fizioloģiskajiem šķīdinātājiem atkarībā no temperatūras. Baktērijām kalcija hlorīdā (CaCl2) bija ievērojami zemāks izdzīvošanas līmenis nekā nātrija hlorīdam (NaCl) un magnija hlorīdam (MgCl2) no 4 līdz 25 ° C (39 un 77 ° F), bet zemāka temperatūra palielināja izdzīvošanu visos trijos. Izdzīvošanas rādītāji perhlorāta šķīdumā bija daudz zemāki nekā citos šķīdumos.
Tomēr tas parasti bija šķīdumos, kur perhlorāts veidoja 50% no kopējā šķīduma masas (kas bija nepieciešams, lai ūdens paliktu šķidrs zemākā temperatūrā), kas būtu ievērojami toksisks. 10% koncentrācijā baktērijas joprojām spēja augt. Šīs ir daļēji labas ziņas Marsam, kur augsnē ir mazāk nekā viens svara procents perhlorāta.
Tomēr Heinzs arī norādīja, ka sāls koncentrācija augsnē atšķiras no šķīdumā esošās. Tomēr šī joprojām varētu būt laba ziņa par Marsu, jo temperatūra un nokrišņu līmenis tur ir ļoti līdzīgs Zemes daļām - Atacama tuksnesim un Antarktīdas daļām. Fakts, ka baktērijas var izdzīvot šādā vidē uz Zemes, norāda, ka tās varētu izdzīvot arī uz Marsa.
Kopumā pētījumos tika norādīts, ka aukstāka temperatūra paaugstina mikrobu izturību, taču tas ir atkarīgs no mikrobu veida un ķīmiskā šķīduma sastāva. Kā Heinzs stāstīja žurnālam Astrobiology:
“[A] Visas reakcijas, ieskaitot tādas, kas iznīcina šūnas, ir lēnākas zemākā temperatūrā, bet baktēriju izdzīvošana zemās temperatūrās perhlorāta šķīdumā nepalielinājās daudz, turpretī zemāka temperatūra kalcija hlorīda šķīdumos ievērojami palielināja izdzīvošanu. ”
Komanda arī atklāja, ka baktērijām bija labāk sāļos šķīdumos, kad bija sasalšanas un atkausēšanas cikli. Rezultātā rezultāti norāda, ka visspējīgākā izturība ir līdzsvarota. Kamēr zemāka ķīmisko sāļu koncentrācija nozīmēja baktēriju izdzīvošanu un pat augšanu, ūdens temperatūra šķidrā stāvoklī tiks pazemināta. Tas arī norādīja, ka sāļie šķīdumi uzlabo baktēriju izdzīvošanas rādītājus, kad runa ir par sasalšanas un atkausēšanas cikliem.
Protams, komanda uzsvēra, ka tas, ka baktērijas noteiktos apstākļos var pastāvēt, nenozīmē, ka tās tur plauks. Kā skaidroja Terēze Fišere, Arizonas Valsts universitātes Zemes un kosmosa izpētes skolas doktorante un pētījuma līdzautore:
“Izdzīvošana pret izaugsmi ir patiešām svarīga atšķirība, taču dzīve mūs joprojām izbrīna. Dažas baktērijas var ne tikai izdzīvot zemā temperatūrā, bet arī prasīt, lai tās metabolizētos un attīstītos. Mums vajadzētu mēģināt būt objektīviem, pieņemot to, kas organismam ir nepieciešams, lai zelt, nevis tikai izdzīvot. ”
Kā Heinzs un viņa kolēģi šobrīd strādā pie cita pētījuma, lai noteiktu, kā dažādas sāļu koncentrācijas dažādās temperatūrās ietekmē baktēriju pavairošanu. Pa to laiku šis pētījums un citi tamlīdzīgi spēj sniegt unikālu ieskatu ārpuszemes dzīves iespējām, ierobežojot apstākļus, kādos viņi var izdzīvot un augt.
Šie pētījumi arī sniedz palīdzību, meklējot ārpuszemes dzīvi, jo, zinot, kur dzīve var pastāvēt, mēs varam koncentrēt savus meklēšanas centienus. Nākamajos gados misijas uz Eiropu, Enceladus, Titānu un citām Saules sistēmas vietām meklēs bioparakstus, kas norāda uz dzīvības klātbūtni šajos ķermeņos vai tajos. Zinot, ka dzīve var izdzīvot aukstā, spožajā vidē, paveras papildu iespējas.
