Arktický lov mikróbov by mohol pomôcť pri hľadaní mimozemského života

Vedci sa vŕtajú v grónskom ľadovci a hľadajú mikróby

Vedci pátrajú po grónskom ľadovci a hľadajú metán, ktorý mohli produkovať arktické mikróby. (Obrazový kredit: Seth Young)



Mikróby žijúce na okrajoch arktických ľadovcov by mohli vedcom pomôcť nájsť dôkazy o podobných mikroorganizmoch, ktoré sa mohli vyvinúť na Marse, Jupiterovom mesiaci Európa alebo Saturnovom mesiaci Enceladus, tvrdia vedci.

Vedci skúmajú ustupujúcu hranicu ľadové pláty na Zemi, aby študoval uvoľňovanie metánu tam.





Metán je horľavý plyn bez farby a zápachu. Na Zemi sa nejaký metán vyrába abioticky - nie životom - reakciami medzi vodou a horninou, ako aj rozkladom uhľovodíkov geologickými procesmi.

Na druhej strane, nejaký metán pochádza priamo alebo nepriamo z metanogénnych mikróbov ako vedľajší produkt fermentácie acetátu - derivátu octu - na metán a oxid uhličitý.



'Je stále jasnejšie, že na Zemi existujú v arktickom, antarktickom a morskom dne metanogénne mikróby prispôsobené chladu,' povedal Jeffrey White, environmentálny biogeochemik z Indiana University. 'Acetátová fermentácia je hlavnou cestou, ktorá predstavuje až 95 percent produkcie metánu v týchto chladných prostrediach.' [ Extremophiles: Najpodivnejší život na svete ]

Podobné ľadové pokrývky existujú aj inde v slnečnej sústave, napríklad ľadové ľadovce zakopané vo vode v oblasti panvy Hellas na Marse. Cieľom je zistiť, ktoré metódy môžu najlepšie určiť, či zdrojov akéhokoľvek takého metánu sú biologické alebo nie.



NASA

Vesmírna sonda Cassini agentúry NASA študuje Saturn a jeho mesiace od jeho vstupu na obežnú dráhu v roku 2004. Tento obrázok, urobený 5. októbra 2008, je ohromujúcou mozaikou geologicky aktívneho Encelada po prelete s Cassini.(Obrazový kredit: NASA/JPL/Space Science Institute)

Štúdium arktických mikróbov

Metanogénne mikróby sa spoliehajú na komunitu mikroorganizmov, ktoré poskytujú acetát a ďalšie jednoduché molekuly, ktoré konzumujú. Ak sa tieto komunity vyvinuli v chladných kútoch Zeme, „zdá sa rozumné hľadať dôkazy o podobných biologických procesoch na iných ľadových telách v našom slnečná sústava “Povedal White.

Medzi tieto objekty patria Enceladus a Europa - mesiace Saturnu a Jupitera - o oboch sa predpokladá, že pod ich ľadovými škrupinami sa skrývajú oceány tekutej vody.

Satelitná fotografia zobrazujúca južnú časť grónskeho ľadového štítu. Červená bodka označuje Kangerlussuaq, základňu operácií výskumníkov.

Satelitná fotografia zobrazujúca južnú časť grónskeho ľadového štítu. Červená bodka označuje Kangerlussuaq, základňu operácií výskumníkov.(Obrazový kredit: NASA Visible Earth, Goddard Space Flight Center)

Na analýzu týchto mikróbov a ich emisií metánu sa White a jeho kolegovia nedávno vybrali do Grónska ako súčasť NASA ASTEP za 2,6 milióna dolárov ( Astrobiológia Veda a technológia pre objavovanie planét ) udeliť.

Vedci skúmali západný okraj grónskeho ľadového štítu, „jedno z najľahšie dostupných okrajov veľkého ľadového štítu na Zemi“, povedal White. 'Relatívne zvládnuteľná logistika a klíma v Grónsku v porovnaní s Antarktídou urobili z tejto oblasti vynikajúcu voľbu.'

Starostlivá analýza izotopov tvoriacich metán môže objasniť jeho pôvod. Izotopy sú varianty prvkov. Všetky izotopy prvku majú v atómových jadrách rovnaký počet protónov, ale každý má iný počet neutrónov. Atómy uhlíka-12 majú napríklad šesť neutrónov, zatiaľ čo atómy uhlíka-13 ich majú sedem.

Dostupné údaje naznačujú, že metán z mikrobiálnych reakcií je podstatne bohatší na ľahšie izotopy s koncentráciou 20 až 40 promile ako abiotický metán, vysvetľuje vedkyňa Lisa Prattová, astrobiologička a geomikrobiologička z Indiana University.

Malé rozpustené molekuly alebo ióny obsahujúce ľahší izotop sa pri danej teplote pohybujú rýchlejšie ako tie, ktoré obsahujú ťažký izotop. V dôsledku toho tie, ktoré obsahujú svetelný izotop, častejšie interagujú s baktériovými enzýmami, a tak sa častejšie začleňujú do toho, čo vytvára metabolicky, ako je metán.

V roku 2011 vedci použili infračervený laser na hľadanie metánu na viacerých miestach v údolí, ktoré sa rozprestiera niekoľko desiatok míľ blízko okraja grónskeho ľadového štítu. Merania sa vykonávali vždy asi 2 metre nad povrchom pôdy po dobu 1 až 4,5 hodiny.

Metán bol spozorovaný pri niekoľkých jazerách a mokradiach. Zistené hladiny metánu boli však veľmi blízke tomu, čo by bolo možné zistiť z normálnych atmosférických úrovní na ľadových okrajoch v Grónsku. Ich ďalšie merania sa uskutočnia vo výškach tesne nad povrchom pôdy, aby sa lepšie rozlíšili miestne zdroje emisií.

Prekvapujúce nálezy

Vedcov zatiaľ prekvapilo, ako veľmi sa biológia a biogeochémia môžu líšiť v niekoľkých malých jazerách usporiadaných pozdĺž jedného údolia v blízkosti ľadového okraja.

„Ak by bol život v ranom období rozšírený Marca keď boli malé jazerá bežné, musíme pristúpiť k odberu vzoriek s očakávaním, že výrazné odchýlky v biologických markeroch môžu nastať aj na vzdialenosti až 100 metrov (330 stôp), “povedal Pratt.

V nadchádzajúcom lete majú vedci v úmysle hľadať potenciálne podpovrchové plynné znaky života pomocou inovatívnej vŕtačky, ktorú vyvinuli. Zariadenie umožňuje rýchly prenos vzoriek nezmenených plynov z vyvŕtaných vrtov priamo do analytických prístrojov.

Podobný nástroj by jedného dňa mohol nájsť využitie pri planetárnom prieskume, povedal Pratt.

Tento príbeh poskytol Magazín o astrobiológii , webová publikácia sponzorovaná NASA astrobiologický program .