Élet a Marson: Honnan származik a metán?

A Marsjáró "Curiosity" felfedezte a folyásnyomokat a kőzetek szélén a Marson, az úgynevezett „Recurring Slope Lineae” (RSL). (© NASA)

Mezőkutatás az Atacama-sivatagban Chilében. Itt mars-szerű körülmények uralkodnak. (© TU Berlin_Research Group Astrobiology)

Mezőkutatás az Atacama-sivatagban Chilében. Itt mars-szerű körülmények uralkodnak. (© TU Berlin_Research Group Astrobiology)

Amikor a NASA Marsjáró, a „Curiosity”, 2018 júniusában szerves molekulákat talált a Marson, a szakmai világ izgatott lett. Ez azt jelentette, hogy az élet valamikor létezhetett a vörös bolygón, vagy akár most is lehetséges lehet. Nemrégiben a „Curiosity” újabb mérései kimutatták, hogy a metabolikus termék, a metán koncentrációja az év során ingadozik. Ki vagy mi termeli tehát sporadikusan a metánt? Először sikerült a Mars-astrobiológus Prof. Dr. Dirk Schulze-Makuch munkacsoportjának a Berlin Műszaki Egyetem Csillagászati és Asztrofizikai Központjában kísérletben kimutatnia, hogy bizonyos mikroorganizmusok (Archaea) a mars-szerű, sótartalmú talajokon nemcsak túlélnek, hanem anyagcserét is folytatnak – kizárólag szén-dioxidot és hidrogént energia- és üzemanyagforrásként használva – és csak a légkör sózott kőzetéből kivont minimális vízmennyiséggel. A metán tőlük származhat – egy újabb fontos felismerés a Marson való élet keresése során. Eredményeiket a Springer Nature Scientific Reports legújabb számában publikálták.

„A Mars felszínén az alacsony átlaghőmérséklet és a vízaktivitás nem kedvez a lakható szervezeteknek, hogy itt fennmaradjanak vagy szaporodjanak” – mondta Dirk Schulze-Makuch. „Azonban a legújabb Mars-missziók eredményei azt mutatják, hogy bizonyos időszakokban és bizonyos helyeken a vörös bolygón a környezeti feltételek elérhetik az élet lehetőségét biztosító alsó határokat.” A HOME (Habitability of Martian Environments) projekt neve alatt a Mars-astrobiológus és geotudós, aki emellett az Arizona Állami Egyetem és a Washington State University adjunktusa, valamint a Német Asztrobiológiai Társaság elnöke, már több éve foglalkozik a potenciálisan lakható környezetek kutatásával a Marson. Már 2018-ban munkacsoportja a mars-szerű Atacama-sivatagban, a Föld egyik legszárazabb helyén végzett alapos vizsgálatokkal kimutatta, hogy az életellenes környezetben is élő sejtcsoportok addig képesek túlélni, amíg minimális vízmennyiség aktiválja őket.

Reggeli dér és csúszó nyomok

A Mars felszínén a körülmények nem teszik lehetővé a folyékony víz tartós jelenlétét, de Schulze-Makuch szerint lehetséges, hogy néhány helyen a felszín közelében higroszkópos sók léteznek, amelyek a környezetből nedvességet vonnak el, például reggeli dér formájában, és a só folyékony állapotba is átmehet. Ezt már más kutatók is feltételezték, például azok a sötét csíkok esetében, amelyek időszakosan megjelennek néhány marsi kráter meredek falain, és csúszó nyomoknak tartják („Recurring Slope Lineae” RSL). Ezekből a sókból akár föld alatti, felszín közeli élő szervezetek is vízigényüket kielégíthetik – vélik.

Zárt mars-szerű rendszerben mikroorganizmusok anyagcserét folytatnak

Az ilyen hipotézisek vizsgálatára a kutatók ismételten olyan távoli területeken végzik kutatásaikat, amelyek környezeti feltételei nagyon hasonlítanak a Marséhoz, például a chilei Atacama-sivatagban, az antarktiszi McMurdo-síkságokon vagy az antarktiszi Larsemann Hillsen. „Ezeknek a mars-szerű környezeteknek és ott élő mikrobiotáknak a vizsgálata segít értékelni a marsi környezetek lakhatóságát” – mondta Dirk Schulze-Makuch. Ezek a területek rendkívül szárazak (szárazak), ugyanakkor sótartalmúak. Mikrobacsoportok lakják őket, amelyek alkalmazkodtak környezetükhöz, és elkezdenek anyagcserét folytatni, amint a környezetüket nedvesség éri a deliqueszcencia révén. A deliqueszcencia egy speciális tulajdonság, amely bizonyos anyagoknak, főként sóknak, lehetővé teszi, hogy befolyásolják a környezetük relatív páratartalmát. Annak érdekében, hogy megvizsgálják, vajon a „Curiosity” által mért ingadozó metánkoncentrációk származhatnak-e felszín közeli élő mikroorganizmusoktól, a kutatók egy zárt deliqueszcencia-rendszert fejlesztettek ki, amelyben a mars-szerű területeken megtalálható kiszáradt mars-szerű talajok (Mars Regolith Analogues – MRA), higroszkópos sók és három metanogén Archaea (a mikrobtörzsek: Methanosarcina mazei, M. barkeri és M. soligelidi) kerültek felhasználásra. Ezután megmérték, milyen körülmények között váltak aktivitásra a különböző mikroorganizmusok. Az eredmény: két a három bakterszerű szervezet reagált, különböző talajokon és különböző hőmérsékleteken. Ez felkeltette a szakemberek figyelmét, mert eddig a modellorganizmokat (beleértve a metánt termelő mikroorganizmusokat is) főként stresszfaktoroknak tették ki, mint a kiszáradás, szárazság, éhség, fagy- és olvadási ciklusok, magas sótartalom, alacsony légnyomás és növelt sugárterhelés, a Mars lakhatóságának értékelése érdekében. „Tudomásunk szerint azonban nincs olyan tanulmány, amely bizonyítaná, hogy a metánogén Archaea létezhetne olyan felszín közeli környezetben, ahol a víz kizárólag deliqueszcencia révén válik elérhetővé” – mondta Schulze-Makuch. „Mi elsőként mutattuk ki, hogy a deliqueszcencia által biztosított víz önmagában elegendő ahhoz, hogy a metánogén Archaea újra hidratálódjon ezen extrém körülmények között, szinte újra életre keljen, és anyagcseréjüket aktiválja olyan környezetben, amely a Mars felszínének közelében létezik.”

Deborah Maus, Jacob Heinz, Janosch Schirmack, Alessandro Airo, Samuel P. Kounaves, Dirk Wagner, Dirk Schulze-Makuch: „A metánogén Archaea metánt képes termelni a deliqueszcencia által vezérelt mars-szerű környezetekben”

A cikk eredeti változata az alábbi linken található: https://www.nature.com/articles/s41598-019-56267-4

További információk:

Prof. Dr. Dirk Schulze-Makuch
Berlin Műszaki Egyetem
Berlin Műszaki Egyetem Csillagászati és Asztrofizikai Központja
Planetáris habitabilitás és asztrobiológia
Telefon: 300/314-23736
Email: schulze-makuch@tu-berlin.de