Почва скалистого хребта в центральной Антарктиде никогда не содержала микроорганизмы.
Впервые ученые обнаружили, что на поверхности Земли, похоже, нет жизни. Почва поступает из двух ветряных, скалистых гребней во внутренней части Антарктиды, в 300 милях от южного полюса, где тысячи футов льда проникают в горы.
«Люди всегда думали, что микробы были выносливы и могли жить где угодно», - говорит Ной Фарер, микробный эколог из Университета Колорадо, чья команда изучает почву. В конце концов, были обнаружены одноклеточные организмы, живущие в гидротермальных вентиляционных отверстиях с температурами, превышающими 200 градусов по Фаренгейту, в озерах менее чем на полумили льда в Антарктике и даже 120 000 футов над стратосферой Земли. Но после года работы Феррер и его докторант Николас Дракон до сих пор не нашли никаких признаков жизни в антарктической почве, которую они собрали.
Пожарчик и Драрон изучали почвы из 11 различных горных хребтов, представляющих широкий спектр условий. Те, которые приходят из нижних и менее холодных горных районов, содержат бактерии и грибы. Но в некоторых горах двух самых высоких, самых сухих и холодных горных хребтов нет никаких признаков жизни.
«Мы не можем сказать, что они стерильны», - сказал Феррер. Микробиологи привыкли находить миллионы клеток в чайной ложке почвы. Следовательно, очень небольшое число (например, 100 жизнеспособных клеток) может избежать обнаружения. «Но, насколько нам известно, они не содержат никаких микроорганизмов».
Независимо от того, действительно ли какая -то почва лишена жизни или позже обнаруживается, что она содержит некоторые выжившие клетки, новые результаты, недавно опубликованные в журнале JGR Biogeosciences, могут помочь в поиске жизни на Марсе. Антарктическая почва постоянно заморожена, полна токсичных солей, и у нее не было много жидкой воды в течение двух миллионов лет - ими, а также марсианской почвой.
Они были собраны во время экспедиции, финансируемой Национальным научным фондом в январе 2018 года в отдаленные районы трансантарктических гор. Они проходят через внутреннюю часть континента, отделяя высокое полярное плато на востоке от низменного льда на западе. Ученые разместили лагерь на леднике Шеклтона, 60-мильной конвейерной ленте льда, которая течет в пропасть в горах. Они использовали вертолеты, чтобы лететь на большие высоты и собирать образцы вверх и вниз по леднику.
В теплых влажных горах у подножия ледника, всего в нескольких сотнях футов над уровнем моря, они обнаружили, что почва жили животными, меньше, чем кунжутные семена: микроскопические черви, восемь ножных трэков, шнурфины и крошечные черви. называется Springtails. Крылатые насекомые. Эти голые, песчаные почвы содержат менее чем тысяку бактерий, обнаруженных в хорошо ухоженной газоне, достаточно, чтобы обеспечить пищу для маленьких травоядных, скрывающихся под поверхностью.
Но эти признаки жизни постепенно исчезли, когда команда посещала более высокие горы глубже в ледник. На вершине ледника они посетили две горы - Гунт Шредер и гора Робертс, которые имеют высоту более 7000 футов.
Посещения горы Шредер были жестокими, вспоминает Байрон Адамс, биолог из университета Бригама Янга в Прово, штат Юта, который руководил проектом. Температура в этот летний день почти 0 ° F. Воющий ветер медленно испаривал лед и снег, оставив горы горы, постоянная угроза для подъема и броска садовых лопат, которые они принесли, чтобы выкопать песок. Земля покрыта красноватыми вулканическими породами, которые были разрушены в течение сотен миллионов лет ветром и дождем, оставляя их ямы и отполированными.
Когда ученые подняли камень, они обнаружили, что его основание было покрыто корой белых солей - токсичными кристаллами перхлората, хлората и нитрата. Перхлораты и хлораты, коррозийные реактивные соли, используемые в ракетном топливе и промышленном отбеливателе, также обнаружены в изобилии на поверхности Марса. Без воды для смывания соль накапливается на этих сухих Антарктических горах.
«Это как выборка на Марсе», - сказал Адамс. Когда вы вкладываете лопату, «вы знаете, что вы первое, что мешаете почве навсегда - возможно, миллионы лет».
Исследователи предположили, что даже на таких больших высотах и ​​в самых суровых условиях они все равно найдут живые микроорганизмы в почве. Но эти ожидания начали исчезать в конце 2018 года, когда Дракон использовал технику, называемую полимеразной цепной реакцией (ПЦР) для обнаружения микробной ДНК в грязи. Дракон проверил 204 образца из гор выше и под ледником. Образцы из более низких, более прохладных гор дали большое количество ДНК; Но большинство образцов (20%) от больших высот, в том числе большинство из Массива Маунт Шредер и Робертс, не были проверены на каких -либо результатов, что указывает на то, что они содержали очень мало микроорганизмов или, возможно, вообще ничего.
«Когда он впервые начал показывать мне некоторые результаты, я подумал:« Что -то не так », - сказал Феррелл. Он думал, что должно быть что -то не так с образцом или лабораторным оборудованием.
Затем Дракон провел серию дополнительных экспериментов для поиска признаков жизни. Он обработал почву глюкозой, чтобы увидеть, преобразовали ли определенные организмы в почве ее в углекислый газ. Он пытался обнаружить химическое вещество под названием ATP, которое используется всей жизнью на Земле для хранения энергии. В течение нескольких месяцев он выращивал кусочки почвы в различных смесях питательных веществ, пытаясь убедить существующие микроорганизмы вырасти в колонии.
«Ник бросил кухонную раковину в эти образцы», - сказал Феррелл. Несмотря на все эти тесты, он все еще ничего не нашел в некоторых почвах. «Это действительно потрясающе».
Жаклин Гурдиал, микробиолог окружающей среды из Университета Гвельфа в Канаде, называет результаты «заманчивыми», особенно усилиями Дракона по определению того, какие факторы влияют на вероятность поиска микроорганизмов в данном месте. Он обнаружил, что высокая высота и высокие концентрации хлората были самыми сильными предикторами неспособности обнаружить жизнь. «Это очень интересное открытие», - сказал Гудиар. «Это многое говорит нам о пределах жизни на земле».
Она не полностью убеждена, что их почва действительно безжизненная, отчасти из -за ее собственного опыта в другой части Антарктиды.
Несколько лет назад она изучала почвы из аналогичной среды в Трансантарктических горах, где в 500 милях к северо -западу от ледника Шеклтона под названием Университетская долина, которое, возможно, не имело значительных температур влаги или расплава в течение 120 000 лет. Когда она инкубировала его в течение 20 месяцев при 23 ° F, типичную летнюю температуру в долине, почва не показала признаков жизни. Но когда она нагревала образцы почвы на несколько градусов выше нуля, некоторые показали рост бактерий.
Например, ученые обнаружили, что бактериальные клетки остаются живыми даже после тысяч лет в ледниках. Когда они попадают в ловушку, метаболизм клеток может замедлить миллион раз. Они попадают в состояние, в котором они больше не растут, но восстанавливают только повреждение ДНК, вызванное космическими лучами, проникающими в лед. Goodyear предполагает, что эти «медленные выжившие» могут быть теми, которые она нашла в долине колледжа - она ​​подозревает, что если бы Драрон и Форер проанализировали в 10 раз больше почвы, они могли бы найти их в Робертс Массиф или горе Шредер.
Брент Кристинер, который изучает антарктические микробы в Университете Флориды в Гейнсвилле, считает, что эти высокие высокие сухие почвы могут помочь улучшить поиск жизни на Марсе.
Он отметил, что викинги 1 и викинги 2 космического корабля, которые приземлились на Марсе в 1976 году, проводили эксперименты по выявлению жизни, частично основанные на исследованиях низменной почвы вблизи побережья Антарктиды, региона, называемой сухими долинами. Летом некоторые из этих почв становятся влажными от расплавленной воды. Они содержат не только микроорганизмы, но и в некоторых местах также крошечных червей и других животных.
Напротив, более высокие сухие почвы горы Робертс и горы Шредер могут обеспечить лучшие испытания для марсианских инструментов.
«Поверхность Марса очень плохая», - сказал Кристинер. «Ни один организм на земле не может выжить на поверхности» - по крайней мере, верхние дюймы или два. Любой космический корабль, идущий туда в поисках жизни, должен быть готов работать в некоторых из самых суровых мест на земле.
Copyright © 1996–2015 Национальное географическое общество. Copyright © National Geographic Partners, LLC, 2015-2023. Все права защищены.