Починаючи з 1970-х, коли Вояджер зонди захопили зображення крижаної поверхні Європи, вчені підозрюють, що життя може існувати у внутрішніх океанах лун у зовнішній Сонячній системі. З того часу з'явилися інші докази, які підкріплювали цю теорію, починаючи від крижаних потоків на Європі та Енцеладі, внутрішніх моделей гідротермальної активності і навіть натхненних відкриттів складних органічних молекул в пластах Енцелада.
Однак у деяких місцях зовнішньої Сонячної системи умови дуже холодні, і вода здатна існувати лише в рідкому вигляді через наявність токсичних хімічних речовин проти замерзання. Однак, згідно з новим дослідженням міжнародної команди дослідників, не виключено, що бактерії могли вижити в цих кислих середовищах. Це хороша новина для тих, хто сподівається знайти докази життя в екстремальних умовах Сонячної системи.
Дослідження, в якому детально описуються їхні висновки, під назвою «Підвищена мікробна виживаність в розсолах субсеро», нещодавно з'явилося в науковому журналі Астробіологія. Дослідження було проведено Джейкобом Хайнцом з Центру астрономії та астрофізики Технічного університету Берліна (TUB), до якого входили члени університету Тафтс, Імперський коледж Лондону та Університет штату Вашингтон.
В основному, на таких органах, як Церера, Каллісто, Тритон та Плутон - які знаходяться або далеко від Сонця, або не мають внутрішніх механізмів нагріву - внутрішні океани, як вважають, існують через наявність певних хімічних речовин та солей (наприклад, аміаку). Ці "антифризові" сполуки забезпечують, що в їх океані є нижчі точки замерзання, але створюють середовище, яке було б занадто холодно і токсично для життя, як ми це знаємо.
Заради свого дослідження команда намагалася встановити, чи дійсно мікроби можуть вижити в цих середовищах, проводячи тести з Planococcus halocryophilus, бактерія, виявлена в арктичній вічній мерзлоті. Потім вони піддавали цю бактерію розчинам натрію, магнію та кальцію хлориду, а також перхлорату, хімічної сполуки, яку було виявлено приземленою особою Фенікс на Марсі.
Потім вони піддавали розчини температурі від + 25 ° C до -30 ° C через кілька циклів заморожування та відтавання. Вони виявили, що рівень виживання бактерій залежить від розчину та температури. Наприклад, бактерії, суспендовані в зразках, що містять хлорид (фізіологічний розчин), мали кращі шанси на виживання порівняно з аналогічними у зразках, що містять перхлорат.
Наприклад, команда виявила, що бактерії в розчині хлориду натрію (NaCl) загинули протягом двох тижнів при кімнатній температурі. Але коли температуру знизили до 4 ° C (39 ° F), живучість почала зростати, і майже всі бактерії вижили до того часу, коли температури досягли -15 ° C (5 ° F). Тим часом бактерії в розчинах магнію та хлориду кальцію мали високі показники виживання при температурі -30 ° C (-22 ° F).
Результати також варіювали для трьох сольових розчинників залежно від температури. Бактерії в хлориді кальцію (CaCl2) мали значно нижчі показники виживаності, ніж у хлориду натрію (NaCl) та хлориді магнію (MgCl2) між 4 і 25 ° C (39 і 77 ° F), але нижчі температури підвищували виживання у всіх трьох. Рівень виживання в розчині перхлорату був набагато нижчим, ніж в інших розчинах.
Однак це було, як правило, у розчинах, де перхлорат становив 50% маси загального розчину (який був необхідний, щоб вода залишалася рідкою при нижчих температурах), що було б значно токсичним. При концентрації 10% бактерії все-таки змогли рости. Це напівдобрі новини для Марса, де ґрунт містить менше одного вагового відсотка перхлорату.
Однак Хайнц також зазначив, що концентрація солі в ґрунті відрізняється від концентрації солі в розчині. Але це все ж може бути хорошою новиною щодо Марса, оскільки температура та рівень опадів дуже схожі на частини Землі - пустелю Атакама та частини Антарктиди. Той факт, що бактерії можуть вижити в таких середовищах на Землі, свідчить про те, що вони могли вижити і на Марсі.
Загалом, дослідження показали, що більш низькі температури підвищують мікробну живучість, але це залежить від типу мікроба та складу хімічного розчину. Як розповів Хайнц з журналу Astrobiology:
"[A] всі реакції, в тому числі ті, що вбивають клітини, при більш низьких температурах повільніші, але бактеріальна живучість не значно зросла при більш низьких температурах розчину перхлорату, тоді як нижчі температури розчинів хлориду кальцію привели до значного збільшення живучості. "
Команда також виявила, що бактерії краще справлялися в солоних розчинах, коли справа стосувалася циклів заморожування та відтавання. Зрештою, результати показують, що живучість все зводиться до ретельного балансу. Тоді як менші концентрації хімічних солей означають, що бактерії можуть вижити і навіть рости, а температура, при якій вода залишатиметься в рідкому стані, буде знижена. Він також вказав, що солоні розчини покращують виживаність бактерій, коли мова йде про цикли заморожування та відтавання.
Звичайно, команда підкреслила, що те, що бактерії можуть існувати в певних умовах, не означає, що вони будуть процвітати там. Як пояснила Тереза Фішер, докторант Школи досліджень Землі та Космосу Державного університету Арізони та співавтор дослідження, пояснила:
«Виживання проти зростання - це дійсно важлива відмінність, але життя все ще вдається нас здивувати. Деякі бактерії можуть не тільки виживати при низьких температурах, але й вимагати їх метаболізації та процвітання. Ми повинні намагатися бути неупередженими в тому, щоб припустити, що потрібно для процвітання організму, а не просто вижити ".
Таким чином, Хайнц та його колеги зараз працюють над іншим дослідженням, щоб визначити, як різні концентрації солей при різних температурах впливають на розмноження бактерій. Тим часом це дослідження та інші подібні до нього здатні дати деяке унікальне розуміння можливостей для позаземного життя, поставивши обмеження на ті умови, в яких вони можуть вижити та вирости.
Ці дослідження також дозволяють допомогти, коли справа стосується пошуку позаземного життя, оскільки знання того, де життя може існувати, дозволяє нам зосередити наші пошукові зусилля. У найближчі роки місії до Європи, Енцелада, Титану та інших місць у Сонячній системі шукатимуть біосигнатури, які вказують на присутність у цих органах чи в них. Знання того, що життя може вижити в холодних, кричущих умовах, відкриває додаткові можливості.
