Jorden til Rocky Ridge i sentrum av Antarktis har aldri inneholdt mikroorganismer.
For første gang har forskere oppdaget at det ser ut til å ikke være noe liv i jorden på jordens overflate. Jorda kommer fra to forblåste, steinete rygger i Antarktis interiør, 300 miles fra Sydpolen, hvor tusenvis av meter is trenger inn i fjellene.
"Folk har alltid trodd at mikrober var hardføre og kunne bo hvor som helst," sier Noah Fire, en mikrobiell økolog ved University of Colorado Boulder hvis team studerer jord. Tross alt har encellede organismer blitt funnet å leve i hydrotermiske ventilasjonsåpninger med temperaturer som overstiger 200 grader Fahrenheit, i innsjøer under en halv kilometer is i Antarktis, og til og med 120 000 fot over jordens stratosfære. Men etter et års arbeid har Ferrer og hans doktorgradsstudent Nicholas Dragon fremdeles ikke funnet noen tegn på liv i den antarktiske jorda de samlet.
Fire og dragon studerte jordsmonn fra 11 forskjellige fjellkjeder, som representerer et bredt spekter av forhold. De som kommer fra lavere og mindre kalde fjellområder inneholder bakterier og sopp. Men i noen fjell av de to høyeste, tørreste og kaldeste fjellkjedene er det ingen tegn på 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 veldig lite antall (f.eks. 100 levedyktige celler) unnslippe deteksjon. "Men så vidt vi vet, inneholder de ingen mikroorganismer."
Enten noe jord virkelig er blottet for livet eller senere blir oppdaget å inneholde noen overlevende celler, kan nye funn nylig publisert i tidsskriftet JGR BioGeosciences hjelpe i søket etter livet på Mars. Antarktisk jord er permanent frosset, full av giftige salter, og har ikke hatt mye flytende vann på to millioner år - som martisk jord.
De ble samlet inn under en nasjonal vitenskapsfundamentfinansiert ekspedisjon 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 satte opp leir på Shackleton Glacier, et transportbånd på 60 kilometer som renner nedover en kløft i fjellet. De brukte helikoptre for å fly til store høyder og samle prøver opp og ned breen.
I de varme, våte fjellene ved foten av en isbre, bare noen hundre meter over havet, oppdaget de at jorda var bebodd av dyr mindre enn et sesamfrø: mikroskopiske ormer, åttebeinte tarigrader, rotifers og bittesmå ormer. kalt Springtails. Vingede insekter. Disse nakne, sandjordene inneholder mindre enn en tusendelse mengden bakterier som finnes i en velstelte plen, nok til å skaffe mat til de små planteetere som lurer under overflaten.
Men disse tegnene på livet forsvant gradvis da teamet besøkte høyere fjell dypere inn i breen. På toppen av breen besøkte de to fjell - Mount Schroeder og Mount Roberts - som er over 7000 fot høye.
Besøkene på Schroeder Mountain var brutale, husker Byron Adams, 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 løfting og kasting av hagespadene de hadde brakt for å grave opp sanden. Landet er dekket av rødlige vulkanske bergarter som er blitt erodert over hundrevis av millioner av år av vind og regn, og etterlater dem pittet og polert.
Da forskerne løftet berget, oppdaget de at basen var dekket med en skorpe med hvite salter - tooksiske krystaller av perklorat, klorat og nitrat. Perklorerer og klorater, etsende-reaktive salter som brukes i rakettdrivstoff og industriell blekemiddel, finnes også i overflod på overflaten av Mars. Uten vann å vaske bort, samler salt seg på disse tørre antarktiske fjellene.
"Det er som prøvetaking på Mars," sa Adams. Når du stikker en spade i, "vet du at du er den første tingen som forstyrrer jorda for alltid - kanskje millioner av år."
Forskerne antydet at selv i så høye høyder og under de tøffeste forholdene, ville de fremdeles finne levende mikroorganismer i jorden. Men disse forventningene begynte å falme i slutten av 2018, da Dragon brukte en teknikk kalt polymerasekjedereaksjon (PCR) for å oppdage mikrobiell DNA i skitt. Dragon testet 204 prøver fra fjell over og under breen. Prøver fra nedre, kjøligere fjell ga store mengder DNA; Men de fleste prøver (20%) fra høye høyder, inkludert de fleste fra Mount Schroeder og Roberts Massif, ble ikke testet for noen resultater, noe som indikerte 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 må være noe galt med prøven eller labutstyret.
Dragon gjennomførte deretter en serie flere eksperimenter for å søke etter livstegn. Han behandlet jorda med glukose for å se om visse organismer i jorda omdannet den til karbondioksid. Han prøvde å oppdage et kjemikalie som heter ATP, som brukes av alt liv på jorden for å lagre energi. I flere måneder dyrket han jordstykker 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 fremdeles ingenting i noen jordsmonn. "Det er virkelig fantastisk."
Jacqueline Gurdial, en miljømikrobiolog ved University of Guelph i Canada, kaller resultatene "lokkende", spesielt Dragon's innsats for å bestemme hvilke faktorer som påvirker sannsynligheten for å finne mikroorganismer på et gitt sted. Han fant at høy høyde og høye kloratkonsentrasjoner var de sterkeste prediktorene for manglende oppdagelse av livet. "Dette er en veldig interessant oppdagelse," sa Goodyear. "Dette forteller oss mye om livsgrensene på jorden."
Hun er ikke helt overbevist om at jorda deres virkelig er livløs, delvis på grunn av sine egne opplevelser i en annen del av Antarktis.
For flere år siden studerte hun jord fra et lignende miljø i Transantarctic Mountains, et sted 500 mil nordvest for Shackleton Glacier kalt University Valley som kanskje ikke har hatt betydelig fuktighet eller smeltetemperatur i 120 000 år. Da hun inkuberte den i 20 måneder ved 23 ° F, en typisk sommertemperatur i dalen, viste jorda ingen livstegn. Men da hun oppvarmet jordprøver noen få grader over frysing, 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 bremse en million ganger. De går inn i en tilstand der de ikke lenger vokser, men reparerer bare DNA -skader forårsaket av kosmiske stråler som trenger inn i isen. Goodyear spekulerer i at disse "sakte overlevende" kan være de hun fant i College Valley - hun mistenker at hvis Dragone og Firer hadde analysert 10 ganger mer jord, kan de ha funnet dem i Roberts Massif eller Schroeder Mountain.
Brent Christner, som studerer antarktiske mikrober ved University of Florida i Gainesville, mener disse høye høydegradene, tørre jordsmonnene kan bidra til å forbedre søket etter livet på Mars.
Han bemerket at Viking 1 og Viking 2-romfartøyet, som landet på Mars i 1976, gjennomførte livsdeteksjonseksperimenter delvis basert på studier av lavtliggende jord nær kysten av Antarktis, et område som heter Dry Valleys. Noen av disse jordsmonnene blir våte fra smeltevann om sommeren. De inneholder ikke bare mikroorganismer, men noen steder også bittesmå ormer og andre dyr.
Derimot kan de høyere, tørre jordene til Mount Roberts og Mount Schroeder gi bedre testområder for Martian Instruments.
"Overflaten på Mars er veldig dårlig," sa Christner. “Ingen organisme på jorden kan overleve på overflaten” - i det minste topp tomme eller to. Ethvert romfartøy som går dit på jakt etter livet, må være forberedt på å operere på noen av de hardeste stedene på jorden.
Copyright © 1996–2015 National Geographic Society. Copyright © National Geographic Partners, LLC, 2015-2023. Alle rettigheter forbeholdt.