Życie na Marsie: Skąd pochodzi metan?

Marsjański rover „Curiosity” odkrył ślady przepływu na brzegach kraterów na Marsie, tzw. „Recurring Slope Lineae” RSL. (© NASA)

Badania terenowe na pustyni Atakama w Chile. Panują tu warunki podobne do marsjańskich. (© TU Berlin_Research Group Astrobiology)

Badania terenowe na pustyni Atakama w Chile. Panują tu warunki podobne do marsjańskich. (© TU Berlin_Research Group Astrobiology)

Gdy w czerwcu 2018 roku marsjański łazik NASA „Curiosity” odkrył na Marsie związki organiczne, świat naukowy był zachwycony. Oznaczało to, że życie na Czerwonej Planecie mogło kiedyś istnieć lub nawet nadal być możliwe. Ostatnio nowe pomiary „Curiosity” wykazały, że stężenia produktu metabolicznego metanu zmieniają się w ciągu roku. Kto lub co sporadycznie produkuje metan? Po raz pierwszy grupa badawcza astrobiologa prof. dr. Dirka Schulze-Makucha z Centrum Astronomii i Astrofizyki Politechniki Berlińskiej (TU Berlin) w eksperymencie wykazała, że niektóre mikroby (Archeony) mogą nie tylko przeżyć w marsjańskich, słonych glebach, ale także prowadzić metabolizm – tylko z dwutlenkiem węgla i wodorem jako źródłami energii i paliwa – i to przy minimalnych ilościach wody, które słona skała atmosferyczna wyciąga. Metan mógłby więc pochodzić od nich – to kolejny ważny wgląd w poszukiwaniu życia na Marsie. Wyniki opublikowali naukowcy w najnowszym wydaniu Scientific Reports wydawnictwa Springer Nature.

„Niska średnia temperatura i aktywność wodna na powierzchni Marsa utrudniają żywym organizmom przetrwanie lub rozmnażanie się w tym środowisku”, mówi Dirk Schulze-Makuch. „Jednak wyniki kolejnych misji marsjańskich pokazują, że warunki środowiskowe w określonych czasach i miejscach na Czerwonej Planecie mogą przekraczać granice umożliwiające życie.” Pod nazwą projektu HOME (Habitability of Martian Environments) grupa badawcza astrobiologa i geonaukowca, który jest także adiunktem na Arizona State University oraz na Washington State University, a także prezesem Niemieckiego Towarzystwa Astrobiologicznego, od kilku lat zajmuje się badaniem zdatności do zamieszkania potencjalnych środowisk życia na Marsie. Już w 2018 roku jego zespół, przeprowadzając szczegółowe badania w marsjańskiej, bardzo suchej pustyni Atakama, jednym z najsuchszych miejsc na Ziemi, wykazał, że aktywne organizmy komórkowe mogą przetrwać w tym środowisku tak długo, aż zostaną ponownie aktywowane przez minimalne ilości wody.

Poranny szron i ślady przepływu

Na powierzchni Marsa warunki nie pozwalają na stałe występowanie ciekłej wody, ale – jak twierdzi Schulze-Makuch – możliwe jest, że w niektórych miejscach w pobliżu powierzchni występują higroskopijne sole, które wyciągają wilgoć z otoczenia, na przykład podczas porannego szronu, i że sól ta przechodzi ze stanu stałego w ciekły. Już wcześniej zakładali to inni badacze, na przykład w odniesieniu do ciemnych pasków, które sporadycznie pojawiają się na stromych ścianach niektórych kraterów marsjańskich i które są uważane za ślady przepływu („Recurring Slope Lineae” – RSL). Z tych soli mogłyby również czerpać wodę podziemne organizmy żyjące blisko powierzchni, tak przypuszczają.

W zamkniętym systemie analogicznym do Marsa mikroby prowadzą metabolizm

Aby zweryfikować takie hipotezy, naukowcy wielokrotnie prowadzą badania w bardzo odległych regionach, których warunki środowiskowe są podobne do tych na Marsie, na przykład w pustyni Atakama w Chile, w Dolinach Suchych McMurdo na Antarktydzie czy w wzgórzach Larsemann na wschodniej Antarktydzie. „Badanie tych marsjańskich środowisk analogicznych i mikrobioty tam występującej pomaga ocenić, czy dane środowisko jest zdatne do zamieszkania”, mówi Dirk Schulze-Makuch. Obszary te są ekstremalnie suche (arid), ale jednocześnie słone. Zamieszkują je społeczności mikroorganizmów, które przystosowały się do tego środowiska tak, że zaczynają prowadzić metabolizm, gdy zostaną nawodnione przez deliquescencję. Deliquescencja to zdolność niektórych substancji, głównie soli, do wpływania na wilgotność względną otoczenia. Aby sprawdzić, czy stężenia metanu zmierzane przez „Curiosity” na powierzchni Marsa mogą pochodzić od mikroorganizmów żyjących blisko powierzchni, naukowcy opracowali zamknięty system deliquescencji z wysuszonymi, marsjańskimi analogami podłoża (Mars Regolith Analogues – MRA), higroskopijnymi solami i trzema metanogennymi archeonami (mikrobiami: Methanosarcina mazei, M. barkeri i M. soligelidi). Następnie zmierzyli, w jakich warunkach różne mikroby zaczynają prowadzić metabolizm. Wynik: dwa z trzech organizmów podobnych do bakterii zareagowały, w różnych podłożach i w różnych temperaturach. To zaskoczyło naukowców, ponieważ do tej pory modele organizmów (w tym mikroby produkujące metan) były wystawione głównie na stresory, takie jak wysuszenie, susza, głód, cykle zamarzania i rozmrażania, wysokie stężenie soli, niskie ciśnienie atmosferyczne i zwiększone dawki promieniowania, aby ocenić zdatność Marsa do zamieszkania. „Według naszej wiedzy, nie ma dotąd badań potwierdzających, że metanogenne archeony mogą istnieć w środowisku blisko powierzchni, gdzie dostępna jest tylko deliquescencja”, mówi Schulze-Makuch. „Po raz pierwszy udało nam się wykazać, że samo wodne źródło dostarczane przez deliquescencję wystarcza, by ponownie nawodnić metanogenne archeony w tych ekstremalnych warunkach, niemalże przywracając je do życia, i reaktywować ich metabolizm w środowisku podobnym do tego, które istnieje tuż pod powierzchnią Marsa.”

Deborah Maus, Jacob Heinz, Janosch Schirmack, Alessandro Airo, Samuel P. Kounaves, Dirk Wagner, Dirk Schulze-Makuch: „Metanogenne archeony mogą produkować metanę w środowiskach analogicznych do Marsa, napędzanych deliquescencją”

Oryginalna publikacja dostępna pod linkiem: https://www.nature.com/articles/s41598-019-56267-4

Więcej informacji udziela:

Prof. dr hab. Dirk Schulze-Makuch
Technische Universität Berlin
Zentrum für Astronomie und Astrophysik der TU Berlin
Planetarische Habitabilität und Astrobiologie
Tel.: 300/314-23736
Email: schulze-makuch@tu-berlin.de