Почвата на скалистия хребет в централна Антарктика никога не е съдържала микроорганизми.
За първи път учените откриха, че изглежда няма живот в почвата на земната повърхност. Почвата идва от два ветровити, скалисти хребета във вътрешността на Антарктида, на 480 километра от Южния полюс, където хиляди фута лед проникват в планините.
„Хората винаги са смятали, че микробите са издръжливи и могат да живеят навсякъде“, казва Ноа Фиърър, микробен еколог от Университета на Колорадо в Боулдър, чийто екип изучава почвата. В края на краищата, едноклетъчни организми са открити да живеят в хидротермални извори с температури над 200 градуса по Фаренхайт, в езера под половин миля лед в Антарктида и дори на 120 000 фута над земната стратосфера. Но след година работа, Ферър и неговият докторант Никълъс Драгън все още не са открили никакви признаци на живот в антарктическата почва, която са събрали.
Фирер и Драгоне са изследвали почви от 11 различни планински вериги, представляващи широк спектър от условия. Тези, които идват от по-ниски и по-малко студени планински райони, съдържат бактерии и гъбички. Но в някои планини от двете най-високи, най-сухи и най-студени планински вериги няма признаци на живот.
„Не можем да кажем, че са стерилни“, каза Ферер. Микробиолозите са свикнали да откриват милиони клетки в една чаена лъжичка почва. Следователно, много малък брой (например 100 жизнеспособни клетки) може да не бъдат открити. „Но доколкото знаем, те не съдържат никакви микроорганизми.“
Независимо дали някоя почва наистина е лишена от живот или по-късно се открие, че съдържа някои оцелели клетки, нови открития, публикувани наскоро в списанието JGR Biogeosciences, биха могли да помогнат в търсенето на живот на Марс. Антарктическата почва е постоянно замръзнала, пълна с токсични соли и не е имала много течна вода от два милиона години – подобно на марсианската почва.
Те са събрани по време на финансирана от Националната научна фондация експедиция през януари 2018 г. до отдалечени райони на Трансантарктическите планини. Те преминават през вътрешността на континента, разделяйки високото полярно плато на изток от ниско разположения лед на запад. Учените са разположили лагер на ледника Шакълтън, 60-километрова конвейерна лента от лед, която се спуска по пропаст в планините. Те са използвали хеликоптери, за да летят до големи височини и да събират проби нагоре и надолу по ледника.
В топлите, влажни планини в подножието на ледник, само на няколкостотин фута над морското равнище, те открили, че почвата е обитавана от животни, по-малки от сусамово семе: микроскопични червеи, осемкраки тардигради, ротатори и мънички червеи, наречени скобообразни. Крилати насекоми. Тези голи, песъчливи почви съдържат по-малко от една хилядна от количеството бактерии, открити в добре поддържана морава, достатъчно, за да осигурят храна за малките тревопасни животни, дебнещи под повърхността.
Но тези признаци на живот постепенно изчезнаха, докато екипът посещаваше по-високи планини, дълбоко в ледника. На върха на ледника те посетиха две планини – връх Шрьодер и връх Робъртс – които са високи над 7000 фута.
Посещенията на планината Шрьодер бяха брутални, спомня си Байрън Адамс, биолог от университета „Бригъм Йънг“ в Прово, Юта, който ръководеше проекта. Температурата в този летен ден е близо до 0°F. Виещият вятър бавно изпаряваше леда и снега, оставяйки планините голи, постоянна заплаха за вдигането и хвърлянето на градинските лопати, които бяха донесли, за да изкопаят пясъка. Земята е покрита с червеникави вулканични скали, ерозирали в продължение на стотици милиони години от вятъра и дъжда, оставяйки ги назъбени и полирани.
Когато учените повдигнали скалата, те открили, че основата ѝ е покрита с кора от бели соли – токсични кристали на перхлорат, хлорат и нитрат. Перхлорати и хлорати, корозивни реактивни соли, използвани в ракетното гориво и промишлената белина, също се срещат в изобилие на повърхността на Марс. Тъй като няма вода, която да се отмие, солта се натрупва върху тези сухи антарктически планини.
„Все едно вземаш проби на Марс“, каза Адамс. Когато забиеш лопата, „знаеш, че си първото нещо, което ще наруши почвата от цяла вечност – може би милиони години.“
Изследователите предполагат, че дори на толкова голяма надморска височина и в най-суровите условия, те все още биха открили живи микроорганизми в почвата. Но тези очаквания започнаха да избледняват в края на 2018 г., когато Драгън използва техника, наречена полимеразна верижна реакция (PCR), за да открие микробна ДНК в пръст. Драгън тества 204 проби от планини над и под ледника. Проби от по-ниски, по-хладни планини дават големи количества ДНК; но повечето проби (20%) от голяма надморска височина, включително повечето от връх Шрьодер и масива Робъртс, не са тествани за никакви резултати, което показва, че съдържат много малко микроорганизми или може би изобщо никакви.
„Когато за първи път започна да ми показва някои резултати, си помислих: „Нещо не е наред“, каза Ферел. Той си помисли, че нещо не е наред с пробата или с лабораторното оборудване.
След това Драгън провел серия от допълнителни експерименти, за да търси признаци на живот. Той третирал почвата с глюкоза, за да види дали определени организми в нея я превръщат във въглероден диоксид. Той се опитвал да открие химикал, наречен АТФ, който се използва от целия живот на Земята за съхранение на енергия. В продължение на няколко месеца той култивирал парчета почва в различни хранителни смеси, опитвайки се да убеди съществуващите микроорганизми да се развият в колонии.
„Ник хвърли кухненската мивка върху тези проби“, каза Ферел. Въпреки всички тези тестове, той все още не откри нищо в някои почви. „Наистина е невероятно.“
Жаклин Гурдиал, екологичен микробиолог в Университета в Гуелф в Канада, нарича резултатите „примамливи“, особено усилията на Драгън да определи какви фактори влияят върху вероятността за откриване на микроорганизми на дадено място. Той установи, че голямата надморска височина и високите концентрации на хлорат са най-силните предсказващи фактори за неуспех при откриване на живот. „Това е много интересно откритие“, каза Гудиър. „Това ни казва много за границите на живота на Земята.“
Тя не е напълно убедена, че почвата им е наистина безжизнена, отчасти поради собствения си опит в друга част на Антарктида.
Преди няколко години тя е изучавала почви от подобна среда в Трансантарктическите планини, място на 500 мили северозападно от ледника Шакълтън, наречено Университетска долина, което може да не е имало значителна влага или температури на топене в продължение на 120 000 години. Когато я е инкубирала в продължение на 20 месеца при -1°C, типична лятна температура в долината, почвата не е показвала признаци на живот. Но когато е нагряла почвените проби с няколко градуса над нулата, някои са показали бактериален растеж.
Например, учените са открили, че бактериалните клетки остават живи дори след хиляди години в ледниците. Когато те попаднат в капан, метаболизмът на клетката може да се забави милион пъти. Те преминават в състояние, в което вече не растат, а само поправят уврежданията на ДНК, причинени от космически лъчи, проникващи през леда. Гудиър предполага, че тези „бавно оцелели“ може да са тези, които е открила в Колидж Вали – тя подозира, че ако Драгон и Фиърър бяха анализирали 10 пъти повече почва, може би щяха да ги намерят в масива Робъртс или планината Шрьодер.
Брент Кристнър, който изучава антарктическите микроби в Университета на Флорида в Гейнсвил, вярва, че тези високопланински, сухи почви биха могли да помогнат за подобряване на търсенето на живот на Марс.
Той отбеляза, че космическите апарати „Викинг 1“ и „Викинг 2“, кацнали на Марс през 1976 г., са провели експерименти за откриване на живот, основани отчасти на изследвания на ниско разположена почва близо до бреговете на Антарктида, регион, наречен Сухите долини. Някои от тези почви се намокрят от топящата се вода през лятото. Те съдържат не само микроорганизми, но на някои места и малки червеи и други животни.
За разлика от това, по-високите, сухи почви на планините Робъртс и Шрьодер могат да осигурят по-добри условия за тестване на марсиански инструменти.
„Повърхността на Марс е много лоша“, каза Кристнър. „Никой организъм на Земята не може да оцелее на повърхността“ – поне горните сантиметър или два. Всеки космически кораб, който отива там в търсене на живот, трябва да е подготвен да работи в някои от най-суровите места на Земята.
Авторско право © 1996–2015 Национално географско дружество. Авторско право © National Geographic Partners, LLC, 2015-2023. Всички права запазени.