Być może zabiliśmy jedyne życie, jakie znaleźliśmy na Marsie

Niedawno zostałem zaproszony do wygłoszenia wykładu na Sympozjum zorganizowane przez Royal Palace Foundation w Amsterdamie, które dwa razy w roku skupia ekspertów w celu omówienia ważnych tematów, takich jak pandemia COVID czy przyszłość pracy. Tegoroczne letnie spotkanie dotyczyło poszukiwań życia pozaziemskiego. Kiedy skupiałem się na badaniu naszego Układu Słonecznego, Sarah Seager z Massachusetts Institute of Technology przedstawiła swoje pomysły na poszukiwanie życia na planetach krążących wokół innych gwiazd.

Podczas naszych rozmów i dyskusji, które po nich nastąpiły, porzuciłem sugestię, którą z pewnością niektórzy ludzie uznaliby za prowokacyjną: że my już zrobione Życie istniało na Marsie prawie 50 lat temu – ale nieumyślnie je zabiliśmy.

Eksperymenty z sondą wikingów

W połowie lat 70. NASA wysłała na powierzchnię Marsa dwa łaziki Viking wyposażone w instrumenty Jedyne eksperymenty z wykrywaniem życia przeprowadzone na innej planecie. Wyniki tych testów były wówczas bardzo zaskakujące i takie pozostają do dziś. Podczas gdy niektóre – zwłaszcza eksperyment ze znakowanym uwalnianiem (badany pod kątem metabolizmu drobnoustrojów) i eksperymenty z pirolizą (testowane pod kątem syntezy organicznej) – były początkowo pozytywne dla życia, eksperyment z wymianą gazową nie.

Lądownik Viking zawierał również detektor związków organicznych. Widział śladowe ilości chlorowanej materii organicznej, co wówczas interpretowano jako wynik zanieczyszczenia z ziemi. To skłoniło naukowca projektu Vikings, Geralda Sovine’a, do wypowiedzenia swoich słynnych słów: „Bez ciał nie ma życia”. Innymi słowy, życie na Marsie nie mogłoby istnieć bez związków organicznych. Tak więc Sovine doszedł do wniosku, podobnie jak większość innych uczonych tamtych czasów, że Projekt Wikingów był negatywny co do istnienia życia lub w najlepszym razie niejednoznaczny.

W ciągu pół wieku od tamtego czasu obraz bardzo się zmienił. Osiem lądowników i łazik dokładniej zbadały powierzchnię Marsa. Dzięki 2008 Feniks Lander, a później potwierdzić przez ciekawość I wytrwałość Rovers, wiemy o tym W rzeczywistości oryginalne związki organiczne znajdują się na Marsie. Jest jednak w postaci chlorowanej – czego nie spodziewali się naukowcy z epoki wikingów – i nie wiemy, czy pochodzi z procesów biologicznych, czy z jakiegoś Abiotyczne reakcje chemiczne To nie ma nic wspólnego z życiem. Można się jednak zastanawiać, jak dziś zareagowałby Soffen: czy nadal kategorycznie twierdziłby, że wyniki Vikinga są negatywne?

śmierć przez wodę

W czasie lądowania naukowcy mieli niewielką wiedzę na temat marsjańskiego środowiska. Ponieważ Ziemia jest planetą wodną, ​​wydawało się prawdopodobne, że dodanie wody może skłonić życie do zamanifestowania się w wyjątkowo suchym środowisku Marsa. Z perspektywy czasu możliwe, że takie podejście było bardzo dobrą rzeczą. To, czego ja i inni badacze nauczyliśmy się w bardzo suchych miejscach na Ziemi, takich jak pustynia Atakama w Chile, to stopniowy postęp form życia, gdy siedlisko staje się bardziej suche.

Na końcu tej progresji znajdziesz Drobnoustroje żyjące w całości wewnątrz słonych skał. Te twarde organizmy korzystają z procesu, który nazywamy higroskopijnością, dzięki któremu niektóre sole przyciągają wodę bezpośrednio z względnej wilgotności powietrza. (Jest to ten sam proces, który sprawia, że ​​sól kuchenna zbryla się, gdy jest wystawiona na działanie powietrza.) Z tego powodu mikroby żyjące w solnych skałach Atakamie wcale nie potrzebują deszczu — wystarczy pewna ilość wilgoć atmosferyczna.

Teraz zapytajmy, co by się stało, gdybyś wylał wodę na te drobnoustroje przystosowane do suszy. Czy to może ich zmylić? Technicznie rzecz biorąc, moglibyśmy powiedzieć, że nadmiernie je nawilżyliśmy, ale w prostych słowach byłoby to jak nadmierne nawilżenie. To byłoby tak, jakby obcy statek kosmiczny znalazł cię błąkającego się na wpół martwego po pustyni, a twoi niedoszli wybawcy zdecydowali: „Ludzie potrzebują wody. Wrzućmy człowieka na środek oceanu, aby go uratować!” To też by nie zadziałało .

Wiele eksperymentów Wikingów polegało na dodaniu wody do próbek gleby, co może wyjaśniać zagadkowe wyniki. Domniemane drobnoustroje marsjańskie zebrane do tajnych eksperymentów startowych prawdopodobnie nie były w stanie poradzić sobie z taką ilością wody i po pewnym czasie zginęły. Większość przebiegów eksperymentu pirolizy przeprowadzono w suchych warunkach, w przeciwieństwie do innych eksperymentów. Pierwszy przebieg był pozytywny dla życia w porównaniu z przebiegiem kontrolnym przeprowadzonym później, który został zaprojektowany tak, aby nie mogła być zaangażowana żadna biologia. Co ciekawe, jedyny bieg wykonany w mokrych warunkach miał niższy sygnał niż kontroler.

Idąc tym tokiem rozumowania, musimy zapytać, czy marsjańskie gleby testowane przez Wikingów rzeczywiście zawierały higroskopijne sole i czy wilgotność względna w tych miejscach była wystarczająco wysoka. Wikingowie wylądowali w równikowym regionie Marsa, gdzie zawartość soli w glebie jest raczej niska. Ale w glebie jest dużo nadtlenku wodoru i nadchloranu, a oba są związkami bardzo higroskopijnymi. Również Wikingowie zauważyli, że na Marsie była mgła – co oznacza 100% wilgotności. Zasadniczo wilgotność względna była wystarczająco wysoka w godzinach porannych i wieczornych, aby drobnoustroje mogły wchłonąć wilgoć.

Nadzieja nadtlenku wodoru

Ponad 15 lat temu wraz z moim kolegą Jobem pracowaliśmy jako bednarz Podniosło to poziom naukowej spekulacji na ten temat Przyjmując inną perspektywę na zagadkowe wyniki Vikinga. Zasugerowaliśmy, że mikroorganizmy na Marsie mogą zawierać nadtlenek wodoru w swoich komórkach – ewolucyjna adaptacja, która pozwoliłaby im czerpać wodę bezpośrednio z atmosfery. Mieszanina miałaby również inne zalety, takie jak utrzymywanie wody w stanie ciekłym na Marsie w temperaturach ujemnych i zapobieganie tworzeniu się kryształków lodu, które mogłyby rozerwać komórki.

Podczas gdy nadtlenek wodoru jest używany w wysokim stężeniu do czyszczenia i sterylizacji, bardzo Drobnoustroje w jamie ustnej, np paciorkowiec; I pałeczki kwasu mlekowego, Nadtlenek wodoru jest wytwarzany naturalnie wraz z innymi, takimi jak Neisseria sicca i Haemophilus segnis, którego używasz. Chrząszcz-bombardier rozpyla 25% roztwór nadtlenku wodoru na wszystko, co mu przeszkadza. Chodzi mi o to, że nadtlenek wodoru nie jest niezgodny z życiem.

Jeśli postawimy hipotezę, że rdzenne życie na Marsie mogło przystosować się do swojego środowiska poprzez włączenie nadtlenku wodoru do swoich komórek, mogłoby to wyjaśnić odkrycia Wikingów. Przyrząd służący do wykrywania związków organicznych (zwany chromatografem gazowym-spektrometrem mas) ogrzewał próbki gleby przed analizą. Gdyby marsjańskie komórki zawierały nadtlenek wodoru, to by je zabiło. Co więcej, spowodowałoby to reakcję nadtlenku wodoru z dowolnymi cząsteczkami organicznymi w pobliżu, tworząc duże ilości dwutlenku węgla – co dokładnie wykrył instrument.

Nowa misja na Marsa

Jak powiedziałem wcześniej, potrzebujemy nowej misji na Marsa Przede wszystkim poświęcony odkryciu życia Aby przetestować tę hipotezę i inne. Powinien zbadać możliwe siedliska na Marsie, takie jak Southern Highlands, gdzie życie może przetrwać w słonych skałach w pobliżu powierzchni. Być może uda nam się nawet dotrzeć do tych skał bez kopania – ogromna zaleta pod względem złożoności inżynieryjnej i kosztów. Nie mogę się doczekać, aż rozpoczniesz taką misję.