Centrālā Antarktīdas klinšainās grēdas augsnē nekad nav bijuši mikroorganismi.
Zinātnieki pirmo reizi ir atklājuši, ka Zemes virsmas augsnē, šķiet, nav dzīvības. Augsne nāk no divām vēja plosītām, akmeņainām grēdām Antarktīdas iekšienē, 300 jūdžu attālumā no Dienvidpola, kur kalnos iekļūst tūkstošiem pēdu bieza ledus kārta.
“Cilvēki vienmēr ir domājuši, ka mikrobi ir izturīgi un var dzīvot jebkur,” saka Noa Fairers, mikrobu ekologs Kolorādo Universitātē, Boulderā, kura komanda pēta augsni. Galu galā vienšūnas organismi ir atrasti dzīvojam hidrotermālās atverēs ar temperatūru, kas pārsniedz 200 grādus pēc Fārenheita, ezeros zem pusjūdzes bieza ledus Antarktīdā un pat 120 000 pēdu virs Zemes stratosfēras. Taču pēc gada darba Ferrers un viņa doktorants Nikolass Draigons joprojām nav atraduši nekādas dzīvības pazīmes savāktajā Antarktikas augsnē.
Fairers un Drakons pētīja augsnes 11 dažādās kalnu grēdās, kas pārstāv plašu apstākļu klāstu. Augsnes, kas nāk no zemākiem un mazāk aukstiem kalnu apgabaliem, satur baktērijas un sēnītes. Taču dažos divu augstāko, sausāko un aukstāko kalnu grēdu kalnos nav manāmas nekādas dzīvības pazīmes.
“Mēs nevaram apgalvot, ka tās ir sterilas,” sacīja Ferers. Mikrobiologi ir pieraduši atrast miljoniem šūnu vienā tējkarotē augsnes. Tāpēc ļoti neliels skaits (piemēram, 100 dzīvotspējīgas šūnas) var palikt nepamanītas. “Taču, cik mums zināms, tās nesatur nekādus mikroorganismus.”
Neatkarīgi no tā, vai kādā augsnē dzīvība patiešām nav sastopama vai arī vēlāk tiek atklāts, ka tajā ir dažas izdzīvojušas šūnas, jauni atklājumi, kas nesen publicēti žurnālā JGR Biogeosciences, varētu palīdzēt dzīvības meklējumos uz Marsa. Antarktikas augsne ir pastāvīgi sasalusi, pilna ar toksiskiem sāļiem, un tajā divus miljonus gadu nav bijis daudz šķidra ūdens — līdzīgi kā Marsa augsnē.
Tie tika savākti Nacionālā zinātnes fonda finansētas ekspedīcijas laikā 2018. gada janvārī uz attāliem Transantarktisko kalnu apgabaliem. Tie šķērso kontinenta iekšpusi, atdalot augstpolāro plato austrumos no zemā ledus rietumos. Zinātnieki ierīkoja nometni uz Šekletonas ledāja, 60 jūdžu garas ledus konveijera lentes, kas plūst lejup pa aizu kalnos. Viņi izmantoja helikopterus, lai lidotu lielos augstumos un savāktu paraugus augšup un lejup pa ledāju.
Siltajos, mitrajos kalnos ledāja pakājē, tikai dažus simtus pēdu virs jūras līmeņa, viņi atklāja, ka augsnē mīt dzīvnieki, kas ir mazāki par sezama sēklu: mikroskopiski tārpi, astoņkājainas lācenīši, virpotāji un sīki tārpi, ko sauc par atsperastēm. Spārnotie kukaiņi. Šajās kailajās, smilšainajās augsnēs ir mazāk nekā tūkstošdaļa baktēriju daudzuma, kas atrodams labi koptā zālienā, kas ir pietiekami, lai nodrošinātu barību mazajiem zālēdājiem, kas slēpjas zem virsmas.
Taču šīs dzīvības pazīmes pakāpeniski izzuda, komandai apmeklējot augstākus kalnus ledāja dziļumos. Ledāja virsotnē viņi apmeklēja divus kalnus — Šrēdera kalnu un Robertsa kalnu —, kas ir vairāk nekā 7000 pēdu augsti.
„Šrēdera kalna apmeklējumi bija nežēlīgi,” atceras Bairons Adamss, biologs Brigama Janga universitātē Provo, Jūtā, kurš vadīja projektu. Šajā vasaras dienā temperatūra ir tuvu 0°F. Gaudojošais vējš lēnām iztvaicēja ledu un sniegu, atstājot kalnus tukšus, pastāvīgi apdraudot dārza lāpstas, ko viņi bija paņēmuši līdzi, lai raktu smiltis. Zeme ir klāta ar sarkanīgiem vulkāniskiem iežiem, ko simtiem miljonu gadu laikā ir erodējis vējš un lietus, atstājot tos bedrainus un nopulētus.
Kad zinātnieki pacēla akmeni, viņi atklāja, ka tā pamatni klāj baltu sāļu garoza — toksiski perhlorāta, hlorāta un nitrāta kristāli. Perhlorāti un hlorāti, kodīgi reaģējoši sāļi, ko izmanto raķešu degvielā un rūpnieciskajā balinātājā, ir atrodami arī lielā daudzumā uz Marsa virsmas. Tā kā nav ūdens, ko noskalot, sāls uzkrājas šajos sausajos Antarktikas kalnos.
“Tas ir kā paraugu ņemšana uz Marsa,” sacīja Adamss. Kad iebāz lāpstu, “tu zini, ka esi pirmais, kas mūžībā — varbūt miljoniem gadu — iztraucē augsni.”
Pētnieki norādīja, ka pat tik lielā augstumā un visskarbākajos apstākļos augsnē joprojām varētu atrast dzīvus mikroorganismus. Taču šīs cerības sāka izgaist 2018. gada beigās, kad Dragon izmantoja metodi, ko sauc par polimerāzes ķēdes reakciju (PCR), lai atklātu mikrobu DNS augsnē. Dragon pārbaudīja 204 paraugus no kalniem virs un zem ledāja. Paraugos no zemākiem, vēsākiem kalniem tika iegūts liels DNS daudzums; taču lielākā daļa paraugu (20%) no liela augstuma, tostarp lielākā daļa no Šrēdera kalna un Robertsa masīva, netika pārbaudīti, lai iegūtu nekādus rezultātus, kas norāda, ka tajos bija ļoti maz mikroorganismu vai, iespējams, to nebija vispār.
“Kad viņš man pirmo reizi sāka rādīt dažus rezultātus, es nodomāju: “Kaut kas nav kārtībā,”” sacīja Ferels. Viņš domāja, ka kaut kas nav kārtībā ar paraugu vai laboratorijas aprīkojumu.
Pēc tam Pūķis veica virkni papildu eksperimentu, lai meklētu dzīvības pazīmes. Viņš apstrādāja augsni ar glikozi, lai noskaidrotu, vai daži organismi augsnē to pārvērš oglekļa dioksīdā. Viņš centās atklāt ķīmisku vielu, ko sauc par ATP, ko visa dzīvība uz Zemes izmanto enerģijas uzglabāšanai. Vairākus mēnešus viņš kultivēja augsnes gabalus dažādos barības vielu maisījumos, cenšoties pārliecināt esošos mikroorganismus izaugt kolonijās.
“Niks meta virtuves izlietni uz šiem paraugiem,” sacīja Ferels. Neskatoties uz visām šīm pārbaudēm, viņš dažās augsnēs joprojām neko neatrada. “Tas ir patiešām pārsteidzoši.”
Žaklīna Gurdiāla, vides mikrobioloģe no Gelfas Universitātes Kanādā, rezultātus sauc par “vilinošiem”, īpaši Dragona centienus noteikt, kādi faktori ietekmē mikroorganismu atrašanas varbūtību noteiktā vietā. Viņš atklāja, ka liels augstums un augsta hlorātu koncentrācija bija spēcīgākie dzīvības atklāšanas neveiksmes prognozētāji. “Šis ir ļoti interesants atklājums,” sacīja Gudjērs. “Tas mums daudz pastāsta par dzīvības robežām uz Zemes.”
Viņa nav pilnībā pārliecināta, ka viņu augsne ir patiesi nedzīva, daļēji pateicoties savai pieredzei citā Antarktīdas daļā.
Pirms vairākiem gadiem viņa pētīja augsnes no līdzīgas vides Transantarktiskajos kalnos, vietā 500 jūdzes uz ziemeļrietumiem no Šekletonas ledāja, ko sauc par Universitātes ieleju, kur, iespējams, 120 000 gadu laikā nav bijis ievērojama mitruma vai kušanas temperatūras. Kad viņa to inkubēja 20 mēnešus -2°F temperatūrā, kas ir tipiska vasaras temperatūra ielejā, augsne neuzrādīja nekādas dzīvības pazīmes. Taču, kad viņa uzsildīja augsnes paraugus dažus grādus virs sasalšanas punkta, dažos bija novērojama baktēriju augšana.
Piemēram, zinātnieki ir atklājuši, ka baktēriju šūnas saglabājas dzīvas pat pēc tūkstošiem gadu ledājos. Kad tās iesprūst, šūnas vielmaiņa var palēnināties miljonu reižu. Tās nonāk stāvoklī, kurā vairs neaug, bet tikai atjauno DNS bojājumus, ko izraisījuši kosmiskie stari, kas iekļūst ledū. Gudjēra spekulē, ka šie "lēnie izdzīvotāji" varētu būt tie, ko viņa atrada Koledžas ielejā — viņa pieļauj, ka, ja Dragone un Fairere būtu analizējuši 10 reizes vairāk augsnes, viņi, iespējams, būtu tos atraduši Robertsa masīvā vai Šrēdera kalnā.
Brents Kristners, kurš Floridas Universitātē Geinsvilā pēta Antarktikas mikrobus, uzskata, ka šīs augstkalnu, sausās augsnes varētu palīdzēt uzlabot dzīvības meklējumus uz Marsa.
Viņš norādīja, ka kosmosa kuģi Viking 1 un Viking 2, kas nolaidās uz Marsa 1976. gadā, veica dzīvības atklāšanas eksperimentus, daļēji balstoties uz pētījumiem par zemu augsni Antarktīdas piekrastes tuvumā, reģionā, ko sauc par Sausajām ielejām. Dažas no šīm augsnēm vasarā kļūst mitras no kušanas ūdens. Tajās mīt ne tikai mikroorganismi, bet dažviet arī sīki tārpi un citi dzīvnieki.
Turpretī Robertsa kalna un Šrēdera kalna augstākās, sausākās augsnes varētu nodrošināt labākas vietas Marsa instrumentu testēšanai.
“Marsa virsma ir ļoti slikta,” sacīja Kristners. “Neviens organisms uz Zemes nevar izdzīvot uz virsmas” — vismaz ne viena vai divu centimetru biezā slāņa. Jebkuram kosmosa kuģim, kas dodas turp dzīvības meklējumos, jābūt gatavam darboties dažās no skarbākajām vietām uz Zemes.
Autortiesības © 1996–2015 National Geographic Society. Autortiesības © National Geographic Partners, LLC, 2015–2023. Visas tiesības aizsargātas.