Od 1970-ih, kada putnik sonde su snimile slike Europa ledene površine, znanstvenici su sumnjali da život može postojati u unutarnjim oceanima mjeseca u vanjskom Sunčevom sustavu. Od tada su se pojavili drugi dokazi koji su ojačali ovu teoriju, u rasponu od ledenih pljuskova na Europi i Enceladusu, unutrašnjih modela hidrotermalne aktivnosti, pa čak i do revolucionarnih otkrića složenih organskih molekula u Enceladusovim plugovima.
Međutim, na nekim mjestima u vanjskom Sunčevom sustavu uvjeti su vrlo hladni, a voda može postojati samo u tekućem obliku zbog prisutnosti toksičnih kemikalija protiv smrzavanja. Međutim, prema novom istraživanju međunarodnog tima istraživača, moguće je da bi bakterije mogle preživjeti u tim briljantnim okruženjima. Ovo je dobra vijest za one koji se nadaju pronaći dokaze života u ekstremnim okruženjima Sunčevog sustava.
Studija koja detaljno opisuje njihova otkrića, pod nazivom „Pojačana mikrobiozna opstanak u podočnjacima“, nedavno se pojavila u znanstvenom časopisu Astrobiologija. Studiju je proveo Jacob Heinz iz Centra astronomije i astrofizike Tehničkog sveučilišta u Berlinu (TUB), a uključili su članove sa Sveučilišta Tufts, Imperial College London i Sveučilišta Washington.
U osnovi, na tijelima poput Ceres, Callisto, Triton i Plutona - koja su ili daleko od Sunca ili nemaju unutarnje mehanizme grijanja - smatra se da unutarnji oceani postoje zbog prisutnosti određenih kemikalija i soli (poput amonijaka). Ovi spojevi protiv antifriza osiguravaju da njihovi oceani imaju niže točke smrzavanja, ali stvaraju okruženje koje bi bilo previše hladno i toksično za život kakav poznajemo.
Za potrebe svoje studije, tim je pokušao utvrditi mogu li mikrobi zaista preživjeti u tim okruženjima provođenjem ispitivanja s njima Planococcus halocryophilus, bakterija koja se nalazi u arktičkoj permafrosti. Zatim su ovu bakteriju podvrgli otopinama natrijuma, magnezija i kalcijevog klorida, kao i perklorata, kemijskog spoja koji je pronašao sletište Phoenix na Marsu.
Zatim su otopine podvrgnuli temperaturama u rasponu od + 25 ° C do -30 ° C kroz više ciklusa smrzavanja i odmrzavanja. Otkrili su da stopa preživljavanja bakterija ovisi o otopini i temperaturama. Primjerice, bakterije suspendirane u uzorcima koji sadrže klorid (fiziološka otopina) imale su veće izglede za preživljavanje u usporedbi s uzorcima u uzorcima koji sadrže perklorat - iako su stope preživljavanja povećavale što su se više temperature snižavale.
Na primjer, tim je otkrio da su bakterije u otopini natrijevog klorida (NaCl) uginule unutar dva tjedna na sobnoj temperaturi. No, kad su se temperature spustile na 4 ° C (39 ° F), opstanak se počeo povećavati i gotovo sve bakterije su preživjele vremenom kada su temperature dosegle -15 ° C (5 ° F). U međuvremenu, bakterije u otopinama magnezija i kalcij-klorida imale su visoku stopu preživljavanja na -30 ° C (-22 ° F).
Rezultati su varirali i za tri fiziološka otapala, ovisno o temperaturi. Bakterije u kalcijevom kloridu (CaCl2) imale su značajno niže stope preživljavanja od onih u natrijevom kloridu (NaCl) i magnezijevom kloridu (MgCl2) između 4 i 25 ° C (39 i 77 ° F), ali su niže temperature povećale opstanak u sve tri. Stopa preživljavanja u otopini perklorata bila je daleko niža nego u ostalim otopinama.
Međutim, to se obično događalo u otopinama u kojima perklorat čini 50% mase ukupne otopine (koja je bila potrebna da voda ostane tečna pri nižim temperaturama), a koje bi bile značajno toksične. U koncentracijama od 10%, bakterije su još uvijek mogle rasti. Ovo je polu-dobra vijest za Mars, gdje tlo sadrži manje od jednog posto težine perklorata.
Međutim, Heinz je također istaknuo da su koncentracije soli u tlu različite od onih u otopini. Ipak, to bi mogla biti dobra vijest u vezi s Marsom, jer su temperature i količine oborina vrlo slične dijelovima Zemlje - pustinji Atacama i dijelovima Antarktike. Činjenica da bakterije mogu preživjeti takvo okruženje na Zemlji ukazuje da bi mogle preživjeti i na Marsu.
Općenito, istraživanje je pokazalo da hladnije temperature povećavaju preživljavanje mikroba, ali to ovisi o vrsti mikroba i sastavu kemijske otopine. Kao što je Heinz rekao za Astrobiology Magazine:
"[A] Sve reakcije, uključujući i one koje ubijaju stanice, sporije su na nižim temperaturama, ali bakterijska održivost se nije znatno povećala na nižim temperaturama u otopini perklorata, dok su niže temperature u otopinama kalcijevog klorida donijele značajno povećanje preživljavanja. "
Tim je također otkrio da su bakterije bolje radile u slanijim otopinama kada je riječ o ciklusima smrzavanja i odmrzavanja. Na kraju, rezultati pokazuju da se preživljavanje sve svodi na pažljiv balans. Dok je niža koncentracija kemijskih soli značila da bakterije mogu preživjeti i čak rasti, temperature na kojima bi voda ostala u tekućem stanju bile bi smanjene. Također je naznačeno da slane otopine poboljšavaju stope preživljavanja bakterija kada su u pitanju ciklusi smrzavanja i odmrzavanja.
Naravno, tim je naglasio da to što bakterije mogu preživjeti u određenim uvjetima ne znači da će uspjeti tamo. Kao što je Theresa Fisher, studentica doktorske studije na Sveučilištu Zemlje i svemira na Sveučilištu Arizona i koautorica studije, objasnila je:
„Preživljavanje nasuprot rastu zaista je važno razlikovanje, ali život nas i dalje uspijeva iznenaditi. Neke bakterije ne mogu preživjeti samo na niskim temperaturama, već ih zahtijevaju da se metaboliziraju i uspijevaju. Trebali bismo pokušati biti nepristrani u pretpostavci što je potrebno da organizam uspijeva, a ne samo preživjeti. "
Kao takvi, Heinz i njegovi kolege trenutno rade na drugom istraživanju kako bi utvrdili kako različite koncentracije soli tijekom različitih temperatura utječu na razmnožavanje bakterija. U međuvremenu, ova studija i slični slični mogu pružiti jedinstven uvid u mogućnosti za izvanzemaljski život postavljanjem ograničenja u vrste uvjeta u kojima mogu preživjeti i rasti.
Te studije omogućuju pomoć i kada je riječ o potrazi za izvanzemaljskim životom, jer nam znanje gdje život može postojati omogućava usmjeriti naše napore u potrazi. U narednim godinama, misije u Europi, Enceladusu, Titu i drugim lokacijama Sunčevog sustava tražit će biosignature koje ukazuju na prisutnost života na tim tijelima ili unutar njih. Znajući da život može preživjeti u hladnom, sjajnom okruženju otvara se dodatne mogućnosti.
