Kredit gambar: NASA / JPL
Semasa taklimat misi NASA pada hari Selasa mengenai kemajuan dengan rover di Meridiani Planum, penyelidik utama Mars Exploration Rover (MER), Steve Squyres memperkenalkan bukan hanya bukti air baru yang mengejutkan, tetapi satu lagi karya teka-teki astrobiologi yang lebih besar: air dan sulfur. "Dengan kuantiti sulfat ini [hingga empat puluh persen garam sulfur di beberapa tempat berhampiran tempat pendaratan Peluang], anda semestinya melibatkan air."
Tetapi saintis hanyalah air teka-teki pertama dalam gambar biologi masa depan planet merah, menurut saintis misi. Sentimen ini ditegaskan dengan mempertimbangkan beberapa potongan teka-teki yang masih hilang. Masa misalnya adalah satu elemen yang belum dapat dipertimbangkan. "Kami tahu bahawa unsur-unsur biogenik utama dan kecil penting ada di Marikh," tulis Rocco Mancinelli, seorang saintis SETI Institute, "Faktor utama untuk menentukan apakah kehidupan boleh timbul di Marikh terletak pada menentukan apakah air cair ada di permukaannya untuk mencukupi masa. Sejarah air terletak di mineralogi batu. "
Kebiasaan dan Tenaga
Tetapi sekarang apabila beberapa bahagian tempatan di Mars menunjukkan janji mineralogi air seperti itu sekurang-kurangnya 'direndam' sementara ke dalam catatan geologi mereka, apa bahan penting lain yang mungkin diperlukan seterusnya, terutama untuk menyokong kes meyakinkan untuk kebiasaan kuno? Soalan yang sukar menimbulkan perbandingan dengan apa yang diketahui oleh ahli mikrobiologi mengenai kehidupan di Bumi, jadi seseorang mesti memulakan dengan eksperimen yang lebih sederhana: Bagaimana mikroba Bumi yang tahan lasak dapat bertahan hari ini di Marikh?
Tidak begitu baik, menurut kebanyakan ahli mikrobiologi. Masalah kompleks suhu rendah, tekanan rendah, dan tenaga yang jarang berlaku berlipat kali ganda di Marikh hari ini, walaupun ketika ‘hari ini’ dianggap merangkumi puluhan juta tahun terakhir dalam sejarah meteorologi Mars.
Berbanding dengan suhu rata-rata Bumi 15 C (59 F), Mars secara global mempunyai suhu purata -53 C (-63.4 F). Walaupun suhu sementara kadang-kadang naik di atas titik beku air di kawasan khatulistiwa di sekitar kedua-dua tapak pendaratan, kebanyakan senario biologi memerlukan penggembaran pemanasan asas. Casing yang dapat dihuni untuk planet merah biasanya menimbulkan Marikh yang telah lama hilang - yang lebih basah dan lebih panas daripada yang kelihatannya memusuhi bahkan bentuk kehidupan paling sukar yang diketahui hari ini.
Generasi Selanjutnya Mikroba yang Lebih Baik, Desulfotomaculum
Tetapi setelah sumber air dikenal pasti, mungkin masalah langsung yang lebih besar di Marikh adalah atmosfer yang sangat tipis dan tidak dapat bernafas, yang hanya satu persen dari tekanan permukaan laut Bumi. Sekiranya terdedah di permukaan, mikroba di Marikh hari ini akan cepat berhenti dan membeku. Maksudnya, kecuali jika ia dapat melakukan semacam hibernasi setelah persekitaran berubah menjadi biologi yang disukai. Calon mikroba yang menjanjikan mesti mengembangkan beberapa cara untuk melakukan sporulasi, kerana ia akan membuktikan kelebihan besar untuk hibernasi dalam jangka masa yang panjang setiap kali cuaca Mars berubah menjadi tidak ramah.
Para saintis yang tertarik dengan bukti air purba - dan sejauh ini - yang ditemui di dekat laman Peluang telah menimbulkan persoalan spekulatif: adakah bakteria pembentuk spora, sulfat dapat menawarkan organisma model baru untuk generasi berikutnya pemburu mikroba Mars?
Menurut salah seorang ahli veteran Viking dan ahli sains sains MER, Benton Clark, salah satu calon tersebut telah menjadi pesaing utama dalam menghadapi keadaan tentera yang keras yang boleh menyebabkan tekanan mikroba. Clark, dari Lockheed Martin di Denver, berkata "Saya selalu mempunyai organisma kegemaran, Desulfotomaculum, yang merupakan organisme yang dapat hidup dari sulfat, seperti yang kita dapati di batu-batu ini."
Sejak tahun 1965, ketika spora pertama ditemukan dan diklasifikasikan, biologinya telah menawarkan beberapa ekstrem terbaik untuk bertahan hidup mikroba. Hidup tanpa cahaya matahari semasa membentuk spora ketika cuaca menjadi sejuk atau kering dapat menjadikan organisme tahan lasak ini sebagai model yang harus dipertimbangkan di kalangan saintis planet masa depan.
Kemandirian Tenaga Suria Primitif
Secara longgar, nama Desulfotomaculum bermaksud 'sosej' yang mengurangkan sebatian sulfur. Ia adalah organisma berbentuk batang; bahasa Latin, -tomaculum, bermaksud 'sosej'. Desulfotomaculum adalah anaerobe, yang bermaksud ia tidak memerlukan oksigen. Terestrially, ia dijumpai di tanah, air, dan wilayah panas bumi, dan di dalam usus serangga dan rumusan haiwan. Kitaran hayatnya bergantung pada pengurangan sebatian sulfur seperti magnesium sulfat (atau garam epsom) kepada hidrogen sulfida.
Mikroba metabolisme sulfur menggunakan bentuk penjanaan tenaga yang sangat primitif: tindakan kimianya sama pentingnya dengan habitat terdekatnya. Dari apa yang kita ketahui mengenai keadaan di Bumi awal, ia mungkin panas, dan terdapat banyak ultraviolet (UV). Ini adalah atmosfer yang mengurangkan, jadi benda seperti hidrogen sulfida sebagai sumber tenaga bukan organik mungkin adalah yang tersedia untuk digunakan. Di Bumi, beberapa spesies Desulfotomaculum tumbuh secara optimum pada suhu 30-37 C tetapi dapat tumbuh pada suhu lain bergantung pada mana dari hampir 20 spesies Desulfotomaculum yang dibiakkan.
Di planet kering dan kering yang jauh dari Matahari, apa sahaja yang berjaya dimetabolisme juga akan mendapat manfaat daripada beberapa jalan baru selain fotosintesis untuk menghasilkan tenaga. Anehnya walaupun bahaya bahaya radiasi tertentu di Marikh boleh membahayakan, kekurangan sinar matahari UV itu sendiri adalah masalah segera. Apakah jenis dan intensiti cahaya matahari yang paling berguna bagi kehidupan hijau atau klorofil yang biasa di Bumi? Atau kapan mikroba berkembang hanya dengan warna yang berguna dari liputan tanah atau overhang berbatu gelap. Melakukan tanpa cahaya matahari langsung mungkin merupakan kebiasaan orang Mars.
"[Desulfotomaculum] memerlukan sedikit hidrogen untuk menyertainya, tetapi [sulfur] adalah sumber tenaganya. Ia boleh berfungsi bebas dari sinar matahari, ”kata Clark. "Alasan saya menyukai organisma yang terakhir adalah kerana ia juga dapat membentuk spora, jadi ia dapat berhibernasi pada masa-masa sementara di Marikh antara mantra yang lebih panas dan perbezaan dalam kelonggaran [suria] yang kita ketahui."
"Jadi selain bukti fizikal fosil," kata Clark, "anda boleh memiliki bukti kimia. Ternyata belerang adalah salah satu pelacak yang berfungsi dengan baik dalam pecahan isotop. Semasa organisma hidup memproses sulfur, mereka cenderung memisahkan isotop secara berbeza daripada cara geologi atau mineralogi… Oleh itu, terdapat organisma dan cara isotop untuk mencarinya. Untuk melakukan analisis isotop, anda mungkin akan mengembalikan sampel di Bumi. "
Memelihara Kehidupan
Ahli geologi MIT, John Grotzinger, mengambil pertanyaan yang mencabar tentang bagaimana perancang misi masa depan dapat mulai merumuskan strategi biologi keseluruhan. Setelah berjaya mendarat di dekat singkapan semacam ini di laman Peluang, dapatkah misi Mars masa depan mencari bukti kehidupan fosil? "Jawapan untuk soalan ini sangat mudah. Di Bumi, yang merupakan satu-satunya pengalaman yang kita ada, mendapati fosil yang disimpan di batu kuno sangat jarang berlaku. Anda harus melakukan semua yang anda mampu untuk mengoptimumkan keadaan untuk pemeliharaannya. "
Sejak awal misi Peluang, Andrew Knoll, ahli paleontologi Harvard dan anggota pasukan sains MER mengatakan kepada Astrobiology Magazine bahawa, "Soalan sebenar yang ingin diingat ketika memikirkan Meridiani adalah: Apa, jika ada, tanda tangan dari bahawa biologi sebenarnya terpelihara di batuan stabil diagenetik? ..Jika air terdapat di permukaan Martian selama 100 tahun setiap 10 juta tahun, itu tidak begitu menarik bagi biologi. Sekiranya ia hadir selama 10 juta tahun, itu sangat menarik. "
"Anda bimbang terlebih dahulu mengenai pemeliharaan," tegas Grotzinger. "Anda menargetkan strategi anda untuk mengoptimumkan pemeliharaan. Sekiranya ada sesuatu, keadaan ini [boleh] sesuai untuk kapsul masa… tetapi ia adalah satu cabaran. ... Kami ingin meminta berhati-hati dalam menafsirkan hasil ini pada masa ini. "
"Nantikan," kata Squyres.
Sumber Asal: Majalah NASA / Astrobiologi
