14.12.2022
Ensimmäisessä blogissani kirjoitin yleisesti syväbiosfääriä kansoittavista eliöistä eli mikrobeista. Mikrobielämä, joka Maapallollakin on jo todella monimuotoista ja sopeutunutta erilaisiin ääriolosuhteisiin, on se todennäköisin elämänmuoto, jonka voisimme havaita muualtakin Maan ulkopuolelta. Maapallolla esitumallinen elämä kehittyi vuosimiljoonia ennen monisoluisten eliöiden kehittymistä, joten tutkimalla mikrobien toimintaa ja evoluutiota voimme ymmärtää elämän alkua kotiplaneetallamme, sekä pohtia elämän kehittymisen mahdollisuuksia muillakin taivaankappaleilla.
Mikrobimarsilaisia?
Marsin pinta on erittäin epäsuotuisa ympäristö elämälle: Marsin hyvin ohut ilmakehä ei tarjoa suojaa avaruuden säteilyltä, Marsissa on kylmää ja kuivaa, ja Marsin regoliitti eli ”marsperä” sisältää monia elämälle haitallisia aineita korkeina pitoisuuksina. Marsin pinnan alla voisi olla kuitenkin elämälle sopivat olosuhteet. Nestemäistä vettä, tai paremminkin kylläistä suolaliuosta on arveltu löytyvän vain muutaman metrin syvyydestä. Marsin pinnan alla voisi olla jokseenkin hyvä turvapaikka elämälle, koska ionisoiva säteily ei tunkeudu syvälle, pinnan yläpuoliset hapettavat toimia suojapaikkana elämälle nykyiselläänkin1.
Basaltit ja ultramaafiset kivet Maassa ovat analogisia Marsin kivilajeille. Näiden magmakivien mineraaleilla on elämän synnyn ja ylläpidon kannalta mielenkiintoisia ominaisuuksia. Veden kanssa reagoidessaan oliviini- ja pyrokseenirikkaista kivilajeista vapautuu vetyä, joka on tärkeä energianlähde kemotrofisille eliöille. Tässä serpentinisaatioksi kutsutussa reaktioketjussa voi myös muodostua metaania tai muita kevyitä hiilivetyjä, joita mikrobit voivat käyttää hiilenlähteenä2,3. Serpentinisaatiosysteemejä on Maassa tutkittu tärkeinä elämän mahdollistavina systeemeinä ja analogiympäristöinä Marsin tai Jupiterin jäisten kuiden mahdollisille elinympäristöille. Esimerkiksi Lost City Hydrothermal Field Atlantin keskiselänteellä merenpohjassa on esimerkki tällaisesta aktiivisen serpentinisaation analogiympäristöstä, jota voi verrata esimerkiksi Marsin Nili Fossae -alueeseen4,5.
Analogiympäristöjä, josta voidaan saada tietoa elämän mahdollisuuksista Marsin historian alkuhämärissä, ovat esimerkiksi Australian Pilbara ja Yhdysvaltojen Yellowstone. Pilbaran yli 3 miljardia vuotta vanhat kivet ja alueelta löytyvät stromatoliitit, samoin kuin vulkaanisen aktiivisuuden aiheuttamat kuumat lähteet ja -piipitoinen maa-aines Yellowstonessa voivat auttaa ymmärtämään mikrofossiilien säilymistä ja muinaista elämää Marsissa6.
Marsin kylmien napojen läheisyydessä mahdollisesti vallitsevia olosuhteita voidaan verrata esimerkiksi Kanadan arktisella alueella tavattaviin lähteisiin. Esimerkiksi Axel Heiberg Islandilla on lähteitä, jotka pysyvät talvisinkin, kovasta pakkasesta huolimatta sulina niiden korkean suolapitoisuuden takia. Näissä lähteissä elävien eliöiden metabolian täytyy olla kehittynyt kestämään ääriolosuhteita7. Myös erilaiset jääympäristöt vaikkapa Antarktiksella, jossa on miljoonia vuosia vuotta vanhaa jäätä8, voivat kertoa meille kylmissä olosuhteissa selviävistä mikrobimarsilaisista.
Monet erikoiset elinympäristöt, eritoten sellaiset, jotka liittyvät maankuoren alapuoliseen kivikiertoon ja siitä aiheutuvaan tuliperäiseen toimintaan maan pinnalla, ovat siis kiinnostavia analogeja potentiaalisille mikrobien elinympäristöille sekä Marsissa että Europassa ja Enceladuksessa. Kattavasti eri analogiympäristöjä on kuvailtu esimerkiksi tässä* tieteellisessä julkaisussa.
1. Michalski, J. R. et al. The Martian subsurface as a potential window into the origin of life. Nat Geosci 11, 21–26 (2018).
2. Lang, S. Q. et al. Microbial utilization of abiogenic carbon and hydrogen in a serpentinite-hosted system. Geochim Cosmochim Acta 92, 82–99 (2012).
3. Schrenk, M. O., Brazelton, W. J. & Lang, S. Q. Serpentinization, carbon, and deep life. Rev Mineral Geochem 75, 575–606 (2013).
4. Kelley, D. S. et al. A serpentinite-hosted ecosystem: the Lost City hydrothermal field. Science (1979) 307, 1428 (2005).
5. Amador, E. S., Bandfield, J. L., Brazelton, W. J. & Kelley, D. The Lost City Hydrothermal Field: A Spectroscopic and Astrobiological Analogue for Nili Fossae, Mars. https://home.liebertpub.com/ast 17, 1138–1160 (2017).
*6. Preston, L. J. & Dartnell, L. R. Planetary habitability: Lessons learned from terrestrial analogues. Int J Astrobiol 13, 81–98 (2014).
7. Macey, M. C. et al. The microbial diversity of a sulfur-rich and saline cold pool in the Canadian high Arctic. Access Microbiol 1, 360 (2019).
8. Bidle, K. D., Lee, S. H., Marchant, D. R. & Falkowski, P. G. Fossil genes and microbes in the oldest ice on Earth. Proc Natl Acad Sci U S A 104, 13455–13460 (2007).
Muistutuksena, vielä ehdit laittaa abstraktin The Biennial European Astrobiology Conference eli BEACON:iin, dedis tammikuun lopussa.
Ennen BEACONia järjestetään lisäksi kolmipäiväinen AbGradE-konferenssi nuorille tutkijoille.
Hei Lotta,
tämä ekstreemofiilien mikrobien biotooppien rinnastaminen muiden taivaankappaleiden (Marsin) olosuhteisiin onkin kovin akuutti kysymys – kuten on kysymys siitä, onko siellä Marsissa ketään, siis mikrobitasoisia. Mitä itse luulet?? Vaikka olisikin mahdollista että elämä olisi aikoinaan käynnistynyt siellä, joko elämän synnyn kautta, tai siirtymällä Maasta – niin olisiko siellä sitten kuitenkaan olemassa olosuhteita missä se olisi voinut säilyä? Vaikka syvällä pinnan alla onkin sulaa vettä olemassa, ja hyvin suolaista vettä – niin olisiko siellä olemassa mitään sopivaa energialähdettä? Planeetan sisällä ei ainakaan tektoniikka tuota enää lämpöä — mutta voisiko pelkästään maanalainen paine — tai kenties hapettuneen pinnan aiheuttama hapetus/pelkistysgradientti tuottaa jonkinlaisen energialähteen?
Mitä itse veikkaisit, löytyykö sieltä mitään elävää??