Život na Marsu: Odkud pochází metan?

Marsovský rover „Curiosity“ objevil stopy tekoucího materiálu na skalních stěnách na Marsu, takzvané „Recurring Slope Lineae“ (RSL). (© NASA)

Terénní výzkum v poušti Atacama v Chile. Zde panují podmínky podobné Marsu. (© TU Berlin_Research Group Astrobiology)

Terénní výzkum v poušti Atacama v Chile. Zde panují podmínky podobné Marsu. (© TU Berlin_Research Group Astrobiology)

Keď v júni 2018 NASA Mars rover „Curiosity“ objavil organické molekuly na Marse, odborná verejnosť bola nadšená. Znamenalo to, že na červenom planéte mohol alebo ešte stále môže existovať život. Nedávno nové merania „Curiosity“ ukázali, že aj koncentrácie metabolického produktu metánu kolíšu počas roka. Kto alebo čo teda sporadicky produkuje metán? Po prvýkrát mohla pracovná skupina astrobiológa prof. Dr. Dirka Schulze-Makucha z Centra pre astronómiu a astrofyziku TU Berlín v experimente dokázať, že určité mikroby (Archaea) v marťanských, slaných pôdach nielen prežívajú, ale aj vykonávajú metabolizmus – len s oxidu uhličitým a vodíkom ako zdrojmi energie a paliva – a to len s minimálnymi množstvami vody, ktorú odoberá slaný kameň z atmosféry. Metán teda môže pochádzať od nich – ďalší dôležitý poznatok na ceste za hľadaním života na Marse. Ich výsledky zverejnili vedci v najnovšom vydaní časopisu Springer Nature Scientific Reports.

„Nízka priemerná teplota a aktivita vody na povrchu Marsu sťažujú živým organizmom prežiť v tomto prostredí alebo sa dokonca rozmnožovať,“ uvádza Dirk Schulze-Makuch. „No výsledky misií na Marse ukazujú, že podmienky prostredia v určitých časoch a na určitých miestach Červeného planéty môžu v určitých prípadoch prekročiť hranice, ktoré umožňujú život.“ Pod názvom projektu HOME (Habitability of Martian Environments) sa pracovná skupina astrobiológa a geovedca, ktorý je zároveň adjunct profesorom na Arizona State University a Washington State University a prezidentom Nemeckej astrobiologickej spoločnosti e. V., už niekoľko rokov zaoberá obývateľnosťou potenciálnych životných prostredí na Marse. Už v roku 2018 jeho tím pomocou náročných štúdií v marťanskej Atacame, jednom z najsuchších miest na Zemi, dokázal, že aktívne bunkové spoločenstvá v tomto nepriaznivom prostredí môžu prežiť tak dlho, kým ich neaktivuje minimálne množstvo vody.

Ranný mráz a stopy po vode

Na povrchu Marsu podmienky neumožňujú trvalé prítomnosti tekutej vody, no podľa Schulze-Makucha je možné, že na niektorých miestach v blízkosti povrchu existujú hygroskopické soli, ktoré odoberajú vlhkosť z prostredia, napríklad ranné mrazy, a že sa soľ mení z pevnej na kvapalnú formu. Túto hypotézu už prijali aj iní výskumníci, napríklad pre tmavé pruhy, ktoré sa sporadicky objavujú na strmých stenách niektorých marťanských kráterov a považujú sa za stopy po vode („Recurring Slope Lineae“ RSL). Z týchto solí by mohli pod povrchom, v blízkosti povrchu, čerpať vodu aj organizmy žijúce pod povrchom, uvádza sa.

V uzavretom marťanskom analogickom systéme mikroby vykonávajú metabolizmus

Na overenie týchto hypotéz vedci opakovane skúmajú veľmi odľahlé oblasti, ktorých podmienky sú podobné tým na Marse, napríklad v Atacame v Čile, v McMurdo Dry Valleys na Antarktíde alebo v Larsemann Hills na východe Antarktídy. „Štúdium týchto marťanských analogických prostredí a mikrobioty, ktorú tam nájdeme, pomáha hodnotiť obývateľnosť marťanských prostredí,“ vysvetľuje Dirk Schulze-Makuch. Tieto oblasti sú extrémne suché (aridné), ale zároveň slané. Sú osídlené mikrobiótami, ktoré sa prispôsobili svojmu prostrediu tak, že začínajú vykonávať metabolizmus, keď ich zvlhčí deliquescencia. Deliquescencia je špecifická schopnosť určitých látok, najmä solí, ovplyvňovať relatívnu vlhkosť svojho okolia. Aby vedci overili, či koncentrácie metánu na povrchu Marsu môžu pochádzať od mikroorganizmov žijúcich v blízkosti povrchu, vyvinuli uzavretý deliquesčný systém s vysušenými marťanskými analogickými substrátmi (Mars Regolith Analogues – MRA), hygroskopickými soľami a tromi metanogénnymi archeami (mikrobiálne kmene Methanosarcina mazei, M. barkeri a M. soligelidi). Následne merali, za akých podmienok sa rôzne mikroorganizmy aktivovali na metabolickú činnosť. Výsledok: Dve z troch baktériám podobných organizmov reagovali, a to v rôznych substrátoch a pri rôznych teplotách. To zaujalo odbornú verejnosť, pretože doteraz boli modelové organizmy (vrátane metanogénnych mikroorganizmov) vystavené stresovým faktorom ako vysušenie, sucho, hlad, cykly zmrazovania a rozmrazovania, vysoký obsah soli, nízky atmosférický tlak a zvýšené dávky žiarenia, aby sa hodnotila obývateľnosť Marsu. „Podľa našich poznatkov však neexistuje žiadna štúdia, ktorá by dokázala, že metanogénne archeá môžu existovať v prostredí blízko povrchu, kde je voda dostupná len prostredníctvom deliquescencie,“ uvádza Schulze-Makuch. „My sme tu prvýkrát ukázali, že samotná voda z deliquescencie je dostatočná na to, aby metanogénne archeány v týchto extrémnych podmienkach opäť hydratovali, akoby oživli, a ich metabolizmus reaktivovali v prostredí, ktoré existuje tesne pod povrchom Marsu.“

Deborah Maus, Jacob Heinz, Janosch Schirmack, Alessandro Airo, Samuel P. Kounaves, Dirk Wagner, Dirk Schulze-Makuch: „Metanogénne archeá môžu produkovať metán v prostrediach podobných Marsu poháňaných deliquescenciou“

Originálnu publikáciu nájdete na nasledovnom odkaze: https://www.nature.com/articles/s41598-019-56267-4

Ďalšie informácie poskytnú:

Prof. Dr. Dirk Schulze-Makuch
Technická univerzita v Berlíne
Centrum pre astronómiu a astrofyziku TU Berlín
Planetárna obývateľnosť a astrobiológia
Tel.: 300/314-23736
Email: schulze-makuch@tu-berlin.de