Sejak tahun 1970-an, ketika Pelayaran Menyiasat gambar-gambar permukaan es di Europa, para saintis mengesyaki bahawa kehidupan boleh wujud di lautan dalaman bulan di Sistem Suria luar. Sejak itu, bukti lain telah muncul yang mendukung teori ini, mulai dari bulu es di Europa dan Enceladus, model dalaman aktiviti hidroterma, dan bahkan penemuan inovatif molekul organik kompleks dalam bulu Enceladus.
Namun, di beberapa lokasi di Sistem Suria luar, keadaan sangat sejuk dan air hanya dapat wujud dalam bentuk cair kerana adanya bahan kimia antibeku toksik. Namun, menurut satu kajian baru oleh pasukan penyelidik antarabangsa, ada kemungkinan bakteria dapat bertahan di lingkungan yang cerah ini. Ini adalah berita baik bagi mereka yang berharap dapat menemui bukti kehidupan di persekitaran Sistem Suria yang melampau.
Kajian yang memperincikan penemuan mereka, berjudul "Envanced Microbial Survivability in Subzero Brines", baru-baru ini muncul dalam jurnal ilmiah Astrobiologi. Kajian ini dilakukan oleh Jacob Heinz dari Pusat Astronomi dan Astrofizik di Universiti Teknikal Berlin (TUB), dan termasuk anggota dari Universiti Tufts, Imperial College London, dan Washington State University.
Pada dasarnya, pada badan seperti Ceres, Callisto, Triton, dan Pluto - yang berada jauh dari Matahari atau tidak mempunyai mekanisme pemanasan dalaman - lautan dalaman dipercayai wujud kerana adanya bahan kimia dan garam tertentu (seperti amonia). Sebatian "antibeku" ini memastikan bahawa lautan mereka mempunyai titik beku yang lebih rendah, tetapi mewujudkan persekitaran yang terlalu sejuk dan beracun bagi kehidupan seperti yang kita ketahui.
Demi kajian mereka, pasukan berusaha untuk menentukan apakah mikroba memang boleh bertahan di persekitaran ini dengan melakukan ujian dengan Planococcus halocryophilus, bakteria yang terdapat di permafrost Artik. Mereka kemudian memberikan bakteria ini kepada larutan natrium, magnesium dan kalsium klorida serta perklorat, sebatian kimia yang dijumpai oleh pendarat Phoenix di Marikh.
Mereka kemudian memberikan penyelesaian kepada suhu antara + 25 ° C hingga -30 ° C melalui beberapa kitaran pembekuan dan pencairan. Apa yang mereka dapati adalah bahawa kadar kelangsungan hidup bakteria bergantung pada larutan dan suhu yang terlibat. Sebagai contoh, bakteria yang tersuspensi dalam sampel yang mengandung klorida (masin) mempunyai peluang lebih baik untuk bertahan hidup dibandingkan dengan sampel yang mengandung perklorat - walaupun kadar kelangsungan hidup semakin meningkat semakin rendah suhu.
Sebagai contoh, pasukan mendapati bahawa bakteria dalam larutan natrium klorida (NaCl) mati dalam dua minggu pada suhu bilik. Tetapi ketika suhu diturunkan ke 4 ° C (39 ° F), daya tahan hidup mulai meningkat dan hampir semua bakteria bertahan pada saat suhu mencapai -15 ° C (5 ° F). Sementara itu, bakteria dalam larutan magnesium dan kalsium-klorida mempunyai kadar kelangsungan hidup yang tinggi pada –30 ° C (-22 ° F).
Hasilnya juga berbeza-beza untuk ketiga pelarut masin bergantung pada suhunya. Bakteria dalam kalsium klorida (CaCl2) mempunyai kadar kelangsungan hidup yang jauh lebih rendah daripada natrium klorida (NaCl) dan magnesium klorida (MgCl2) antara 4 dan 25 ° C (39 dan 77 ° F), tetapi suhu yang lebih rendah meningkatkan kelangsungan hidup di ketiga-tiganya. Kadar kelangsungan hidup dalam larutan perklorat jauh lebih rendah daripada larutan lain.
Walau bagaimanapun, ini umumnya terdapat dalam larutan di mana perklorat merupakan 50% daripada jisim larutan total (yang diperlukan agar air tetap cair pada suhu yang lebih rendah), yang akan menjadi toksik secara signifikan. Pada kepekatan 10%, bakteria masih dapat tumbuh. Ini adalah berita separa baik untuk Marikh, di mana tanah mengandungi kurang dari satu peratus berat perklorat.
Namun, Heinz juga menunjukkan bahawa kepekatan garam di dalam tanah berbeza daripada yang terdapat dalam larutan. Namun, ini masih boleh menjadi berita baik bagi Mars, kerana suhu dan tahap pemendakan di sana sangat mirip dengan bahagian Bumi - Gurun Atacama dan bahagian Antartika. Fakta bahawa bakteria dapat bertahan di lingkungan seperti di Bumi menunjukkan bahawa mereka juga dapat bertahan di Marikh.
Secara umum, penyelidikan menunjukkan bahawa suhu yang lebih sejuk meningkatkan daya tahan mikroba, tetapi ini bergantung pada jenis mikroba dan komposisi larutan kimia. Seperti yang dikatakan Heinz kepada Majalah Astrobiologi:
"[Akan] reaksi, termasuk yang membunuh sel, lebih lambat pada suhu yang lebih rendah, tetapi kelangsungan hidup bakteria tidak meningkat banyak pada suhu yang lebih rendah dalam larutan perklorat, sedangkan suhu yang lebih rendah dalam larutan kalsium klorida menghasilkan peningkatan ketara dalam kelangsungan hidup. "
Pasukan ini juga mendapati bahawa bakteria lebih baik dalam penyelesaian masin ketika datang ke kitaran pembekuan dan pencairan. Pada akhirnya, hasilnya menunjukkan bahawa kelangsungan hidup semuanya seimbang. Walaupun kepekatan garam kimia yang lebih rendah bermaksud bakteria dapat bertahan dan bahkan tumbuh, suhu di mana air akan tetap dalam keadaan cair akan berkurang. Ini juga menunjukkan bahawa penyelesaian masin meningkatkan kadar kelangsungan hidup bakteria ketika datang ke kitaran pembekuan dan pencairan.
Sudah tentu, pasukan menekankan bahawa hanya kerana bakteria dapat bertahan dalam keadaan tertentu tidak bermakna mereka akan berkembang di sana. Sebagai Theresa Fisher, seorang pelajar PhD di Sekolah Eksplorasi Bumi dan Angkasa Universiti Arizona State dan pengarang bersama kajian ini, menjelaskan:
"Kelangsungan hidup berbanding pertumbuhan adalah perbezaan yang sangat penting, tetapi kehidupan masih berjaya mengejutkan kita. Sebilangan bakteria tidak hanya dapat bertahan dalam suhu rendah, tetapi memerlukannya untuk memetabolisme dan berkembang. Kita harus cuba bersikap tidak berat sebelah dalam menganggap apa yang diperlukan agar organisma berkembang, bukan hanya bertahan. "
Oleh itu, Heinz dan rakan-rakannya sedang membuat kajian lain untuk menentukan bagaimana kepekatan garam yang berlainan pada suhu yang berbeza mempengaruhi penyebaran bakteria. Sementara itu, kajian ini dan sejenisnya dapat memberikan gambaran yang unik mengenai kemungkinan kehidupan di luar bumi dengan meletakkan batasan pada jenis keadaan di mana mereka dapat bertahan dan berkembang.
Kajian-kajian ini juga memungkinkan pertolongan dalam mencari kehidupan di luar bumi, kerana mengetahui di mana kehidupan dapat wujud memungkinkan kita memfokuskan usaha pencarian kita. Pada tahun-tahun mendatang, misi ke Europa, Enceladus, Titan dan lokasi lain di Sistem Suria akan mencari biosignature yang menunjukkan adanya kehidupan di dalam atau di dalam badan-badan ini. Mengetahui bahawa kehidupan dapat bertahan dalam persekitaran yang sejuk dan cerah akan membuka kemungkinan tambahan.
