Il terreno della cresta rocciosa nell'Antartide centrale non ha mai contenuto microrganismi.
Per la prima volta, gli scienziati hanno scoperto che non sembra esserci vita nel terreno sulla superficie terrestre. Il terreno proviene da due creste rocciose spazzate dal vento all'interno dell'Antartide, a 300 miglia dal Polo Sud, dove migliaia di piedi di ghiaccio penetrano per le montagne.
"La gente ha sempre pensato che i microbi fossero resistenti e potessero vivere ovunque", afferma Noah Firer, un ecologo microbico dell'Università del Colorado Boulder il cui team studia il suolo. Dopotutto, sono stati trovati organismi single a cellule che vivono in prese d'aria idrotermali con temperature superiori a 200 gradi Fahrenheit, nei laghi sotto mezzo miglio di ghiaccio in Antartide e persino 120.000 piedi sopra la stratosfera della Terra. Ma dopo un anno di lavoro, Ferrer e il suo studente di dottorato Nicholas Dragon non hanno ancora trovato alcun segno di vita nel suolo antartico che hanno raccolto.
Firer e Dragone hanno studiato terreni da 11 diverse catene montuose, che rappresentano una vasta gamma di condizioni. Quelli che provengono da aree di montagna inferiori e meno fredde contengono batteri e funghi. Ma in alcune montagne delle due catene montuose più alte, più secche e fredde non ci sono segni di vita.
"Non possiamo dire che siano sterili", ha detto Ferrer. I microbiologi sono abituati a trovare milioni di cellule in un cucchiaino di terreno. Pertanto, un numero molto piccolo (ad es. 100 cellule vitali) può sfuggire al rilevamento. "Ma per quanto ne sappiamo, non contengono microrganismi."
Sia che un po 'di terreno sia davvero privo di vita o che in seguito si scopra per contenere alcune cellule sopravvissute, nuovi risultati recentemente pubblicati sulla rivista JGR Biogeosciences potrebbero aiutare nella ricerca della vita su Marte. Il terreno antartico è permanentemente congelato, pieno di sali tossici e non ha avuto molta acqua liquida per due milioni di anni, simile al suolo marziano.
Sono stati raccolti durante una spedizione finanziata dalla National Science Foundation nel gennaio 2018 in aree remote delle montagne transantartiche. Passano attraverso l'interno del continente, separando l'alto plateau polare ad est dal ghiaccio basso a ovest. Gli scienziati si sono accampati sul ghiacciaio Shackleton, un nastro trasportatore di ghiaccio da 60 miglia che scorre giù da un abisso in montagna. Hanno usato elicotteri per volare ad alte quote e raccogliere campioni su e giù per il ghiacciaio.
Nelle montagne calde e bagnate ai piedi di un ghiacciaio, a poche centinaia di metri sul livello del mare, scoprirono che il terreno era abitato da animali più piccoli di un seme di sesamo: vermi microscopici, tardigradi a otto zampe, rotiferi e piccoli vermi. chiamato Springtails. Insetti alati. Questi terreni nudi e sabbiosi contengono meno di un millesimo la quantità di batteri trovati in un prato ben curato, abbastanza da fornire cibo per i piccoli erbivori in agguato sotto la superficie.
Ma questi segni di vita sono gradualmente scomparsi mentre il team ha visitato le montagne più alte più a fondo nel ghiacciaio. Nella parte superiore del ghiacciaio, hanno visitato due montagne - il monte Schroeder e il Monte Roberts - che sono alti oltre 7.000 piedi.
Le visite a Schroeder Mountain erano brutali, ricorda Byron Adams, un biologo della Brigham Young University di Provo, nello Utah, che ha guidato il progetto. La temperatura in questa giornata estiva è vicina a 0 ° F. Il vento ululante evaporava lentamente il ghiaccio e la neve, lasciando nudo le montagne, una costante minaccia per il sollevamento e il lancio delle pale da giardino che avevano portato a scavare la sabbia. La terra è coperta da rocce vulcaniche rossastre che sono state erose per centinaia di milioni di anni dal vento e dalla pioggia, lasciandole catturate e lucidate.
Quando gli scienziati sollevarono la roccia, scoprirono che la sua base era coperta da una crosta di sali bianchi: cristalli tossici di perclorato, clorato e nitrato. Perchlorati e clorati, sali corrosivi reattivi utilizzati nel consumo di razzo e candeggina industriale, si trovano anche in abbondanza sulla superficie di Marte. Senza acqua da lavare, il sale si accumula su queste montagne antartiche secche.
"È come campionamento su Marte", ha detto Adams. Quando ti attacchi una pala, "Sai di essere la prima cosa a disturbare il terreno per sempre, forse milioni di anni".
I ricercatori hanno suggerito che anche ad alta quota e nelle condizioni più difficili, avrebbero comunque trovato microrganismi viventi nel suolo. Ma queste aspettative hanno iniziato a svanire alla fine del 2018, quando Dragon ha usato una tecnica chiamata Reazione a catena della polimerasi (PCR) per rilevare il DNA microbico in sporcizia. Dragon ha testato 204 campioni dalle montagne sopra e sotto il ghiacciaio. Campioni da montagne più basse e più fresche hanno prodotto grandi quantità di DNA; Ma la maggior parte dei campioni (20%) dalle alte quote, tra cui la maggior parte del Monte Schroeder e Roberts Massif, non sono state testate per alcun risultato, indicando che contenevano pochissimi microrganismi o forse nessuno.
"Quando ha iniziato a mostrarmi alcuni risultati, ho pensato," qualcosa non va ", ha detto Ferrell. Pensava che ci fosse qualcosa di sbagliato nel campione o nell'attrezzatura di laboratorio.
Dragon ha quindi condotto una serie di ulteriori esperimenti per cercare segni di vita. Ha trattato il terreno con glucosio per vedere se alcuni organismi nel suolo lo hanno convertito in anidride carbonica. Stava cercando di scoprire una sostanza chimica chiamata ATP, che viene utilizzata da tutta la vita sulla terra per immagazzinare energia. Per diversi mesi, ha coltivato pezzi di terreno in varie miscele di nutrienti, cercando di convincere i microrganismi esistenti a crescere in colonie.
"Nick ha lanciato il lavello della cucina a questi campioni", ha detto Ferrell. Nonostante tutti questi test, non ha ancora trovato nulla in alcuni terreni. "È davvero sorprendente."
Jacqueline Gurdial, un microbiologo ambientale dell'Università di Guelph in Canada, definisce i risultati "allettanti", in particolare gli sforzi di Dragon per determinare quali fattori influenzano la probabilità di trovare microrganismi in una determinata posizione. Ha scoperto che ad alta quota e alte concentrazioni di clorato erano i più forti predittori di incapacità di rilevare la vita. "Questa è una scoperta molto interessante", ha detto Goodyear. "Questo ci dice molto sui limiti della vita sulla Terra."
Non è del tutto convinta che il loro terreno sia veramente senza vita, in parte a causa delle sue esperienze in un'altra parte dell'Antartide.
Diversi anni fa, ha studiato terreni da un ambiente simile nelle montagne transantartiche, un luogo a 500 miglia a nord -ovest di Shackleton Glacier chiamato University Valley che potrebbe non aver avuto un'umidità significativa o temperature di fusione per 120.000 anni. Quando l'ha incubata per 20 mesi a 23 ° F, una tipica temperatura estiva nella valle, il terreno non ha mostrato segni di vita. Ma quando ha riscaldato il terreno campioni di pochi gradi sopra lo zero, alcuni hanno mostrato una crescita batterica.
Ad esempio, gli scienziati hanno scoperto che le cellule batteriche rimangono vive anche dopo migliaia di anni nei ghiacciai. Quando diventano intrappolati, il metabolismo della cellula può rallentare un milione di volte. Entrano in uno stato in cui non crescono più, ma riparano solo i danni del DNA causati da raggi cosmici che penetrano nel ghiaccio. Goodyear ipotizza che questi "sopravvissuti lenti" potrebbero essere quelli che ha trovato nella College Valley: sospetta che se Dragone e Firer avessero analizzato 10 volte più terreno, avrebbero potuto trovarli in Roberts Massif o Schroeder Mountain.
Brent Christner, che studia microbi antartici all'Università della Florida a Gainesville, crede che questi terreni asciutti e secchi possano aiutare a migliorare la ricerca della vita su Marte.
Ha osservato che il veicolo spaziale Viking 1 e Viking 2, che è atterrato su Marte nel 1976, ha condotto esperimenti di rilevamento della vita basati in parte su studi di terreno a bassa base vicino alla costa dell'Antartide, una regione chiamata Valley secca. Alcuni di questi terreni si bagnano dall'acqua di fusione in estate. Contengono non solo microrganismi, ma in alcuni punti anche piccoli vermi e altri animali.
Al contrario, i terreni più alti e asciutti di Monte Roberts e Mount Schroeder possono fornire migliori prove per gli strumenti marziani.
"La superficie di Marte è molto cattiva", ha detto Christner. "Nessun organismo sulla Terra può sopravvivere in superficie", almeno il top pollici o due. Qualsiasi astronave che va in cerca di vita deve essere preparato a operare in alcuni dei luoghi più duri della Terra.
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