"Nós mostramos pela primeira vez, que, em particular, a fotossíntese é possível em micro-nichos sobre a superfície de Marte ", diz Jean-Pierre de Vera, um cientista do Instituto do Centro Aeroespacial Alemão de Pesquisa Planetária, em Berlim, Alemanha. Na Terra, líquen Antártida mostrou-se capaz de ir além da sobrevivência e adaptação à vida em simuladas condições marcianas .
O mero feito de sobreviver a temperaturas tão baixas quanto -51 graus C e duradoura um bombardeio de radiação durante um experimento de 34 dias pode parecer um feito por si só. Mas o líquen, uma massa simbiótica de fungos e algas, também provou que pode se adaptar fisiologicamente para viver uma vida normal em tais condições marcianas duras - desde que o líquen viveu sob condições "protegidos" blindados de grande parte da radiação dentro de "micro- nichos ", como rachaduras no solo marciano ou rochas.
"Não havia estudos sobre a adaptação às condições marcianas antes", disse Vera de "A adaptação é muito importante para ser investigado, porque lhe diz mais sobre as interações da vida em relação ao seu meio ambiente."
Anteriores experiências de simulação de Marte voltadas para simplesmente medir a sobrevivência de organismos no final de um dado período de tempo. Por outro lado, de Vera e seu grupo de colegas alemães e norte-americanos medido atividades do líquen durante todo o experimento, que foi detalhada na edição de setembro da revista Planetary and Space Ciência . Eles queriam ver se o líquen tivesse continuado suas atividades normais ao invés de simplesmente se agarrar à vida em um estado dormente.
Dois grupos de amostras de líquenes foram colocados dentro de uma câmara de simulação Marte sobre o tamanho de uma panela de pressão grande, que se sentou dentro de um frigorífico ou menos do tamanho de um armário. Isso permitiu aos pesquisadores simular quase tudo sobre as condições marcianas, tais como a química da atmosfera, pressão, temperatura, umidade e radiação solar - as excepções solitários sendo gravidade marciana e da contribuição adicional de radiação galáctica.
Instituto de Pesquisa Planetária Uma das amostras de liquens na câmara de Marte foi exposto a todo o impacto da radiação esperada na superfície de Marte , enquanto que o segundo conjunto de amostras receberam uma dose de radiação quase 24 vezes menor para simular a vida na condição de "protegido" . Um terceiro grupo de amostras de liquens sentou do lado de fora da câmara como um controle.
Ambos os grupos de amostras de liquens sobreviveu seu período de duração de um mês, sob condições marcianas. Mas a dose mais pesada de radiação de uma lâmpada de Xenon simulando as condições de radiação de superfície manteve o grupo de amostra desprotegido de fazer muito além lutando para sobreviver.
Apenas os líquenes "protegido" exercidas atividades normais, como usar a fotossíntese para transformar a luz solar em energia química por si. O líquen protegido recuperou rapidamente após um "choque" período inicial, adaptando bem o suficiente para elevar progressivamente suas atividades fotossintéticas todo o caminho até o final do experimento.
"Nós mostramos pela primeira vez, que, em particular, a fotossíntese é possível em micro-nichos sobre a superfície de Marte," de Vera explicou.
Os líquenes escolhidos para o experimento, chamado P. chlorophanum, provou-se um campeão de sobrevivência mesmo antes da simulação de Marte. Pesquisadores retiradas amostras de liquens para testar a partir de sua casa no topo da Black Ridge rochoso no norte da Antártida Victoria Terra - uma paisagem congelada, seca e não ao contrário de muitos lugares de Marte.
A mais recente experiência de simulação de Marte não tentou simular as tempestades de poeira de Marte que podem cobrem todo o planeta durante um mês. Mas de Vera aponta que líquen podem sobreviver em um estado de repouso durante milhares de anos na Terra, enquanto coberto de poeira, neve ou gelo.
Lichen não existem por si só como possíveis sobreviventes da Terra em Marte. Outros estudos realizados por de Vera têm sugerido que as bactérias produtoras de metano, conhecido como methanogens, também pode gerir uma existência marciana.
"Há índices importantes que a vida na Terra pode sobreviver, para ser metabolicamente ativo e se adaptar fisiologicamente para viver em Marte durante os períodos de tempo que foram investigados," de Vera disse.
Os resultados do experimento tem enormes implicações para missões robóticas em curso em busca de evidências de vida em Marte. Primeiro, eles confirmam que tais missões faria bem em se concentrar na busca de vida marciana possível dentro dos ambientes "micro-nicho" abaixo do solo ou rochas dentro protegidos da radiação na superfície. Em segundo lugar, eles emprestam esperança à idéia de que a vida marciana - se em tudo semelhante à vida na Terra - na verdade poderia ter sobrevivido até hoje.
Notável adaptação do líquen às condições de Marte sugere uma terceira, lição igualmente importante - justifica o cuidado permanente da NASA e outras agências espaciais no sentido de garantir que os organismos da Terra não acidentalmente carona de um passeio a Marte. Tais medidas de proteção planetária a perdurar até o dia possível que a humanidade decide colonizar Marte e talvez mudar a paisagem do planeta no processo.
Porque a superfície de Marte hoje é osso seco e congelado durante todo o ano, é difícil encontrar qualquer lugar na Terra em jogo uma simulação de laboratório que é verdadeiramente Mars-like.Mas dois locais, Upper vales secos da Antártica e do núcleo hiper-árido do Chile Deserto do Atacama (abaixo), chegar perto. Eles se tornaram destinos principais para os cientistas que querem entender os limites extremos da vida na Terra e as perspectivas de vida em Marte.
Jocelyne DiRuggiero, professor associado de biologia na Universidade Johns Hopkins , em Baltimore, Maryland, estuda amostras de ambos os locais. Ela está interessada em as semelhanças e as diferenças entre as comunidades microbianas que vivem nessas duas regiões extremas do deserto.Em ambos os lugares, muito pouco a água líquida está presente. No núcleo do Atacama, anos pode ir por entre uma chuva e outra, mas é quente, por isso, quando há precipitação, uma quantidade significativa de água no estado líquido está disponível para um tempo muito curto.
Na Universidade Vale , um dos da Antártida superior Dry Valleys, a disponibilidade de água em estado líquido é limitado em uma maneira diferente. Vale Universidade recebe precipitação mais regular do que o Atacama, mas é tão frio lá que qualquer precipitação cai em forma de neve e permanece congelado.
Da Antártida Dry Valley é um lugar ideal para os cientistas a estudar como encanamento da Terra foi formada, a sua paisagem atual foi erodida para milhões existência de anos atrás, e sofreu muito pouca erosão subseqüente desde então. Pesquisadores têm rotulado região Vales Secos uma "paisagem relíquia", pois é o único local conhecido na Terra que é o mesmo agora como era há milhões de anos.
Geólogo da Universidade Johns Hopkins Bruce Marsh encontrou o Dry Valleys, em 1993, o que ele chama de um pé-no "museu" e "o único lugar na Terra onde o sistema de encanamento é exposto desta forma. Você pode estar nas prateleiras de lava solidificada que foram depositados pela atividade magmática 180 milhões de anos ", disse ele. "É inspirador."
"O que fazemos nesses ambientes é tentar entender o que está lá, o que esses organismos poderiam estar fazendo, como eles são distribuídos", diz DiRuggiero, e se os organismos são "realmente ativos metabolicamente," ou se ao invés disso eles são "apenas sentado ali, porque eles foram levados pelo vento. "
Principal ferramenta de DiRuggiero é seqüenciamento de DNA. Trabalhando com amostras de solo que pesam um a dois décimos de um grama de cada um (cerca de uma colher de chá), ela extrai a DNA a partir de quaisquer micróbios presentes em cada amostra. Ela, então, envia o DNA a um laboratório para o seqüenciamento.
A preparação da amostra é um processo difícil, porque não há muitos micróbios em suas amostras.Cada grama de solo contém talvez 100-1000, um número extremamente baixo. O mesmo tamanho de amostra de solo comum, tipicamente, contém dez milhões a um bilhão de organismos.
Porque as populações microbianas que ela está trabalhando com são tão pequenas, a contaminação é um problema sério. Ela tem que ter cuidado para não deixar que as células da pele ou queda de cabelo em suas amostras. Espirrar ou tossir sobre eles possam poluir eles. Então DiRuggiero faz seu trabalho sob uma capa especial que impede o contato com o ar exterior. E mesmo assim ela tem problemas, porque alguns dos filtros de sílica que ela usa para extrair DNA de suas amostras chegam do fabricante com células microbianas aderir a eles.
Embora ela tenha tido mais tempo para trabalhar com amostras do Atacama, DiRuggiero diz que as amostras Universidade Vale são particularmente interessantes. Porque Universidade Vale é ao mesmo tempo perto do Pólo Sul, e mais de uma milha acima do nível do mar, o solo não fica congelado mesmo no verão. Há poucos lugares no mundo onde isso é verdade. "É cerca de 40 graus Celsius mais fria do que o solo do Atacama", diz ela. Isso é cerca de 70 graus Fahrenheit mais frios.
Essa diferença de temperatura resulta em uma diferença significativa na habitabilidade. Há mais micróbios na Universidade Vale do solo do que no Atacama solo.
"Neste momento, o único parâmetro. . . Medimos que diferencia as populações, Antártida e Atacama, é a temperatura ", diz DiRuggiero. Em ambos os locais, "os solos são muito seca, os solos são muito baixos em produtos orgânicos, que contêm uma grande quantidade de sal. A grande diferença é a temperatura. Nós realmente não sabemos o que significa ainda ".
Pode parecer estranho que os micróbios são mais felizes em condições sub-congelamento do que em um deserto quente. "Isso é contra a experiência humana, mas faz sentido para os micróbios," Chris McKay, cientista planetário no Centro de Pesquisa Ames da NASA em Moffett Field, Califórnia, escreveu em um e-mail. "Cold lhes permite dormir, o que é um bom mecanismo de sobrevivência", explicou, acrescentando que "este resultado é um bom augúrio para a vida nos desertos frios de Marte". McKay lidera a equipe IceBite financiada pela NASA, que está testando um protótipo de perfuração perfurar para possível uso em uma futura missão a Marte. A equipe IceBite obtidas as amostras Universidade Vale que DiRuggiero estudos.
Até agora DiRuggiero tem vindo a trabalhar com amostras Universidade Vale coletados durante a primeira temporada da equipe IceBite no campo, em 2009. Ela está ansioso para começar suas mãos em mais-extensas amostras coletadas no final de 2010, amostras que ainda estão a fazer o seu caminho de volta da Antártida.
Sob a camada de solo seco na Universidade Vale é "o que chamamos de chão cimentado-gelo, que é basicamente lama congelada. E essa lama foi congelada durante milhares e milhares de anos ", diz DiRuggiero. "Então a questão é: Existe alguma água disponível para os microrganismos, e não vemos a diferença na comunidade microbiana entre o solo acima e este chão cimentado-gelo logo abaixo?"
Há alguma evidência, com base em dados climáticos coletados no ano passado pela equipe IceBite, que na interface entre o solo seco ea lama congelada, "pode haver algum derretimento no verão", diz DiRuggiero. "Pode haver água disponível, pelo menos, uma parte do tempo" e de micróbios pode ser "crescente e metabolisar, pelo menos, durante uma pequena parte do ano activa."
"Derreter," neste caso, não significa que o solo fica encharcado e enlameado, ou que a temperatura fica acima de zero. Antes, significa que as camadas finas de água líquida pode formar entre os grãos de areia que formam o solo e o gelo abaixo. Mas isso é bastante água por micróbios.Eles são pequenos. Eles não precisam de uma grande quantidade de água.
"Em temperaturas acima de -20 º C (-4 º F), existe uma camada de água descongelada entre os grãos de areia e gelo. Essas camadas podem suportar a vida microbiana no mínimo, [baixo] a -15 º C (5 º F), "McKay explicou.
"Em Marte hoje as temperaturas do gelo no solo são muito frio para este efeito para ser útil", escreveu ele. Mas Marte oscila. No momento Marte está inclinado sobre seu eixo em aproximadamente o mesmo ângulo que o da Terra.
Cinco milhões de anos atrás, no entanto, Marte se inclinou em um ângulo de cerca de 45 º, e por quase metade de cada ano marciano (equivalente a cerca de um ano da Terra), as regiões polares recebeu luz solar constante. Naquela época, "o gelo do solo nas regiões polares", como o local onde a Phoenix da NASA aterrou em 2008 ", teria sido muito mais quente. Nós pensamos que teria sido na faixa de -15 º C e -20 º C. Camadas de água Então líquidos "no passado foram" uma possibilidade ".
A pergunta então é a seguinte: Se a vida alguma vez segurou em Marte, de volta quando o planeta era mais quente e úmido, que alguns micróbios resistentes evoluir uma estratégia de sobrevivência que deixá-los ir em um sono profundo, e depois a cada 10 ou 20 milhões de anos quando o chão aquecido até -20 º C ou mais, acordar e colocar um pouco de surto de crescimento?
A resposta terá que esperar até que uma missão de acompanhamento para as regiões polares marcianas pode cavar mais fundo do Phoenix fez. É exatamente essa perfuração polar profundo que projeto IceBite de McKay está trabalhando para tornar possível.
The Daily Galaxy via NASA / Astrobio.net
Créditos de imagem: NASA / JPL e http://www.atacamaphoto.com/
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