Jordsmonnet på den steinete ryggen i det sentrale Antarktis har aldri inneholdt mikroorganismer.
For første gang har forskere oppdaget at det tilsynelatende ikke finnes liv i jorden på jordoverflaten. Jordsmonnet kommer fra to vindblåste, steinete rygger i Antarktis' indre, 480 kilometer fra Sydpolen, hvor tusenvis av meter med is trenger gjennom fjellene.
«Folk har alltid trodd at mikrober var hardføre og kunne leve hvor som helst», sier Noah Firer, en mikrobiell økolog ved University of Colorado Boulder, hvis team studerer jord. Tross alt har encellede organismer blitt funnet levende i hydrotermiske kanaler med temperaturer over 200 grader Fahrenheit, i innsjøer under en halv kilometer med is i Antarktis, og til og med 120 000 fot over jordens stratosfære. Men etter et års arbeid har Ferrer og doktorgradsstudenten hans, Nicholas Dragon, fortsatt ikke funnet noen tegn til liv i den antarktiske jorden de samlet inn.
Firer og Dragone studerte jordsmonn fra 11 forskjellige fjellkjeder, som representerer et bredt spekter av forhold. Jordsmonn som kommer fra lavere og mindre kalde fjellområder inneholder bakterier og sopp. Men i noen fjell i de to høyeste, tørreste og kaldeste fjellkjedene er det ingen tegn til liv.
«Vi kan ikke si at de er sterile», sa Ferrer. Mikrobiologer er vant til å finne millioner av celler i en teskje jord. Derfor kan et svært lite antall (f.eks. 100 levedyktige celler) unnslippe deteksjon. «Men så vidt vi vet inneholder de ingen mikroorganismer.»
Enten noe jord virkelig er livløst eller senere oppdages å inneholde noen overlevende celler, kan nye funn som nylig er publisert i tidsskriftet JGR Biogeosciences, hjelpe i søket etter liv på Mars. Antarktisk jord er permanent frossen, full av giftige salter og har ikke hatt mye flytende vann på to millioner år – i likhet med marsjord.
De ble samlet inn under en ekspedisjon finansiert av National Science Foundation i januar 2018 til avsidesliggende områder av de transantarktiske fjellene. De passerer gjennom det indre av kontinentet og skiller det høye polare platået i øst fra den lavtliggende isen i vest. Forskerne slo leir på Shackleton-breen, et 96 kilometer langt transportbånd av is som renner nedover en kløft i fjellene. De brukte helikoptre for å fly til store høyder og samle prøver opp og ned langs breen.
I de varme, våte fjellene ved foten av en isbre, bare noen få hundre meter over havet, oppdaget de at jorden var bebodd av dyr mindre enn et sesamfrø: mikroskopiske ormer, åttebeinte tardigrader, rotatorer og bittesmå ormer, kalt spretthaler. Vingede insekter. Disse nakne, sandholdige jordene inneholder mindre enn en tusendel av mengden bakterier som finnes i en velstelt plen, nok til å gi mat til de små planteeterne som lurer under overflaten.
Men disse tegnene til liv forsvant gradvis etter hvert som teamet besøkte høyere fjell dypere inn i breen. På toppen av breen besøkte de to fjell – Mount Schroeder og Mount Roberts – som er over 2100 meter høye.
Besøkene til Schroeder Mountain var brutale, minnes Byron Adams, en biolog ved Brigham Young University i Provo, Utah, som ledet prosjektet. Temperaturen denne sommerdagen er nær 0°F. Den hylende vinden fordampet sakte isen og snøen, og etterlot fjellene nakne, en konstant trussel mot løftingen og kastingen av hagespadene de hadde med seg for å grave opp sanden. Landet er dekket av rødlige vulkanske bergarter som har blitt erodert over hundrevis av millioner av år av vind og regn, noe som har etterlatt dem groper og polerte.
Da forskerne løftet steinen, oppdaget de at bunnen var dekket av en skorpe av hvite salter – giftige krystaller av perklorat, klorat og nitrat. Perklorater og klorater, etsende reaktive salter som brukes i rakettdrivstoff og industrielt blekemiddel, finnes også i overflod på overflaten av Mars. Uten vann å vaske bort, samler salt seg opp på disse tørre antarktiske fjellene.
«Det er som å ta prøver på Mars», sa Adams. Når du stikker en spade ned i jorden, «vet du at du er den første som forstyrrer jorden på evigheter – kanskje millioner av år.»
Forskerne antydet at selv i så høye høyder og under de tøffeste forholdene, ville de fortsatt finne levende mikroorganismer i jorden. Men disse forventningene begynte å falme sent i 2018, da Dragon brukte en teknikk kalt polymerasekjedereaksjon (PCR) for å oppdage mikrobielt DNA i jord. Dragon testet 204 prøver fra fjell over og under breen. Prøver fra lavere, kjøligere fjell ga store mengder DNA; men de fleste prøvene (20 %) fra høye høyder, inkludert de fleste fra Mount Schroeder og Roberts Massif, ble ikke testet for noen resultater, noe som indikerer at de inneholdt svært få mikroorganismer eller kanskje ingen i det hele tatt.
«Da han først begynte å vise meg noen resultater, tenkte jeg: 'Noe er galt'», sa Ferrell. Han trodde det måtte være noe galt med prøven eller laboratorieutstyret.
Dragon utførte deretter en rekke ytterligere eksperimenter for å lete etter tegn til liv. Han behandlet jorden med glukose for å se om visse organismer i jorden omdannet den til karbondioksid. Han prøvde å oppdage et kjemikalie kalt ATP, som brukes av alt liv på jorden for å lagre energi. I flere måneder dyrket han jordbiter i forskjellige næringsblandinger og prøvde å overbevise eksisterende mikroorganismer om å vokse til kolonier.
«Nick kastet kjøkkenvasken på disse prøvene», sa Ferrell. Til tross for alle disse testene fant han fortsatt ingenting i noe av jordsmonnet. «Det er virkelig utrolig.»
Jacqueline Gurdial, en miljømikrobiolog ved University of Guelph i Canada, kaller resultatene «lokkende», spesielt Dragons forsøk på å bestemme hvilke faktorer som påvirker sannsynligheten for å finne mikroorganismer på et gitt sted. Han fant ut at stor høyde og høye kloratkonsentrasjoner var de sterkeste prediktorene for at liv ikke kunne oppdages. «Dette er en veldig interessant oppdagelse», sa Goodyear. «Dette forteller oss mye om grensene for liv på jorden.»
Hun er ikke helt overbevist om at jorden deres virkelig er livløs, delvis på grunn av hennes egne erfaringer i en annen del av Antarktis.
For flere år siden studerte hun jordsmonn fra et lignende miljø i de transantarktiske fjellene, et sted 800 kilometer nordvest for Shackleton-breen kalt University Valley, som kanskje ikke har hatt betydelig fuktighet eller smeltetemperaturer på 120 000 år. Da hun inkuberte den i 20 måneder ved -1 °C, en typisk sommertemperatur i dalen, viste jorden ingen tegn til liv. Men da hun varmet opp jordprøver noen grader over frysepunktet, viste noen bakterievekst.
For eksempel har forskere oppdaget at bakterieceller forblir i live selv etter tusenvis av år i isbreer. Når de blir fanget, kan cellens metabolisme bremses ned en million ganger. De går inn i en tilstand der de ikke lenger vokser, men bare reparerer DNA-skader forårsaket av kosmisk stråling som trenger inn i isen. Goodyear spekulerer i at disse «langsomme overlevende» kan være de hun fant i College Valley – hun mistenker at hvis Dragone og Firer hadde analysert 10 ganger mer jord, kunne de ha funnet dem i Roberts Massif eller Schroeder Mountain.
Brent Christner, som studerer antarktiske mikrober ved University of Florida i Gainesville, mener at disse tørre jordene i høy høyde kan bidra til å forbedre søket etter liv på Mars.
Han bemerket at romfartøyene Viking 1 og Viking 2, som landet på Mars i 1976, utførte eksperimenter for å oppdage liv, delvis basert på studier av lavtliggende jordsmonn nær kysten av Antarktis, en region kalt Dry Valleys. Noe av denne jordsmonnet blir vått av smeltevann om sommeren. Det inneholder ikke bare mikroorganismer, men noen steder også små ormer og andre dyr.
I motsetning til dette kan de høyere, tørre jordene på Mount Roberts og Mount Schroeder gi bedre testområder for marsinstrumenter.
«Overflaten på Mars er svært dårlig», sa Christner. «Ingen organisme på jorden kan overleve på overflaten» – i hvert fall ikke en tomme eller to over. Ethvert romfartøy som skal dit på jakt etter liv, må være forberedt på å operere på noen av de barskeste stedene på jorden.
Opphavsrett © 1996–2015 National Geographic Society. Opphavsrett © National Geographic Partners, LLC, 2015–2023. Alle rettigheter forbeholdt.