Yaklaşık 3,5 milyar yıl önce, güneşin yörüngesinde dönen gezegenlerden ikisi benzer kütleye sahip biyosferlere sahip olabilir. Biri, Dünya, yaşamın gelişmesine ve en güzel sonsuz biçimlere bölünmesine izin verecek şekilde gelişti . Öteki dünya Mars farklı bir yol izledi.
Bugün Mars yüzeyi bildiğimiz anlamda yaşama düşmandır, ancak bu bilimsel hikayeye göre, Mars bir zamanlar zengin bir mikrop bolluğuna ev sahipliği yapmış olabilir . Gezegenin tuzlu yeraltı dünyasında yaşayan ve yüzeyi kaplayan ölümcül radyasyondan korunan bu organizmalar, toplu ağırlıkları Dünya’nın yaşam deposuyla rekabet edinceye kadar köşelerde ve çatlaklarda büyümüş ve çoğalmış olabilir. Metanojenler olarak adlandırılan Mars’ın mikropları, atmosferik hidrojen ve karbon dioksiti içine çeker ve metan gazını dışarı verirdi – ve bir dönüşte, kendilerinin en kötü düşmanları oldukları ortaya çıkmış olabilir.
Zamanla, artan, doymak bilmez iştahları, Mars atmosferindeki hidrojeni -gezegenin ilk günlerinde güçlü bir sera gazı olan- soydu ve sonunda gezegenin üzerinde ölümcül bir donma meydana getirdi ve mikrobiyal popülasyonları daha derin, daha sıcak yarıklara sürükledi. O yuva yapan mikropların derinlerde ne kadar süre hayatta kalabildikleri bilinmiyor. Aksi takdirde kısır bir dünyada yalnızca kısa ömürlü bir yaşam parıltısı olmaları mümkün.
Paris’teki Institut de Biologie de l’Ecole Normale Supérieure’den Boris Sauterey , “Belki de yok olma, evrendeki yaşamın kozmik varsayılanıdır” diyor . “Sınırlayıcı olan yaşamın ortaya çıkma süreci değil; sınırlayıcı olan hayatın kendini sürdürmesidir.”
Ama belki de, yüzeyin 9 metreden daha fazla altında ve buzla kaplı olan bu eski tek hücreli organizmalar, daha yaşam dostu koşullar ortaya çıktığında canlanmaya hazır, dondurularak saklanan bir tür uyku hali olan bir uyuşukluk durumuna ulaştı.
Mars’ın içi, yüzü kadar cansız olmayabilir. Metabolik motorlarının her dönüşü arasında binlerce yıl bekleme yeteneğine sahip yabancı organizmalardan oluşan bir dünyaya ev sahipliği yapabilir.
Bu senaryo kulağa abartılı gelebilir, ancak eski Mars’ın yaşanabilirliğini modelleyen ve laboratuvarlarda ve kendi gezegenimizin yüzeyinin altındaki mikropların dayanıklılığını inceleyen bilim insanlarının son sonuçları aynı yöne işaret ediyor: Uzun bir ihtimal ama Mars’ta yaşam evrimleşmiş olabilir. ve hala var. Ve bilim adamları, meteorlar Mars’a vardığında ve gömülü buz katmanlarını kazdığında veya bu yeraltı alemini sulamak için yeni uzay aracı geldiğinde bu yaşamın belirtilerini bulabilirler .
Florida Üniversitesi’nden Amy Williams, “Olanakları aşmak ve uzun süre hayatta kalmak için Mars mikrobunun ötesine geçmezdim” diyor . “Bugün hâlâ orada olup olmadığı konusunda bir tahminde bulunamıyorum. Ama bir astrobiyolog olarak, öyle olmasını umuyorum ve belki de bu bilgi, evrendeki yerimizi daha derinden takdir etmemize yardımcı olabilir.”
Geçmişin ılıman bir Mars’ı
Kuru ve ışınlanmış Mars yüzeyi, bir andan fazla hayatta kalmak için Dünya’nın en dayanıklı mikroplarına bile meydan okurdu.
Ancak milyarlarca yıl önce gezegen daha sıcak ve daha suluydu . Bu ılıman koşulların ne kadar süre devam ettiği veya tam olarak ne kadar su olduğu net değil, ancak eski Mars’ın bildiğimiz kadarıyla su, karbon içeren organik bileşikler ve aktif kimyasal reaksiyonlar da dahil olmak üzere yaşam için tüm bileşenleri içerdiği açık. enerji.
Bu nedenle hesaplamalı bir ekolojist olan Sauterey, Mars’ın ilk zamanlarında ne kadar yaşanabilir olabileceğini görmeye karar verdi. Daha önce ekibi, Dünya’nın erken yaşamının gezegenin yüzey koşullarını nasıl etkilediğini karakterize etmek için modeller geliştirdi , yaklaşık 3,5 milyar yıl önce, Mars da yaşanabilirken.
Nature Astronomy’de yayınlanan bir makalede açıklandığı gibi , Sauterey ve meslektaşları, farklı atmosferlere, yüzey sıcaklıklarına ve farklı donma noktalarına sahip tuzlu su türlerine sahip çok sayıda Mars modeli üzerinde çalıştılar. Gezegeni dolduran herhangi bir organizmanın, aynı zamanda Dünya’nın erken dönemlerinde de yaşayan, hidrojen yiyip bitiren, metan üreten mikroplar olduğunu varsaydılar ve bu tür mikropların, yaşamın Mars yüzeyinin en az 10 fit altındaki ortamlarla sınırlı olacağını varsaydılar. -sürdürücü tuzlu sular boldur ve radyasyon yoktur.
Ekip, hem yüzey sıcaklığının hem de tuzlu su türünün yaşanabilirlik olasılığını belirlemede çok önemli bir rol oynadığını buldu. Ekibin simülasyonlarında, yaşanabilir yeraltı ortamlarının daha soğuk, daha buzla kaplı bir gezegende var olma olasılığı daha düşüktü çünkü buzullar, uzaylı metabolizmalarını beslemek için yeraltına ulaşabilen hidrojen gazı miktarını sınırlıyor. Ancak daha sıcak ve daha az buzlu bir dünyada -en yaşam dostu haliyle- Sauterey, sığ yer altı alanlarının milyarlarca yıl önce yaşanabilir olma ihtimalinin en az yüzde 50 olduğunu keşfetti.
“Sonuç olarak, Mars tamamen buzla kaplı olmasaydı muhtemelen yaşanabilirdi” diyor. “Bu, muhtemelen yerleşim olduğu anlamına gelmez , çünkü yaşanabilirlikten yerleşime nasıl geçiş yaptığınızı bilmiyoruz.”
Ekip ayrıca gezegendeki en olası yaşanabilir yer altı bölgelerini haritaladı ve gezegenin güney yarımküresinde geniş bir çarpma havzası olan Hellas Planitia’nın en kötü koşullar dışında her koşulda yaşamı destekleyebileceğini buldu. Isidis Planitia ve NASA’nın Perseverance gezgininin şu anda Dünya’ya dönmek için numune topladığı komşu Jezero Krateri de daha yaşanabilir yerler arasındaydı.
Sauterey ve ekibi daha sonra, gelişen Mars metanojenlerinin çevrelerini nasıl etkilemiş olabileceğini simüle ettiler. Mars’taki yaşamın, gezegeni ısıtan hidrojenin atmosferini kurutarak kendi varlığının bir zayiatı olabileceğini keşfettiklerinde şaşırdılar; Dünya, atmosferindeki farklı gaz karışımları nedeniyle bu kaderden kurtuldu.
Sauterey, “Bir dereceye kadar, Mars’ın bu tür organizmalar için yaşanabilir olduğunu bulmayı bekliyorduk” diyor. “Gezegensel yaşanabilirlik üzerinde yaşamın zıt etkisini bulmayı beklemiyorduk – eğer Mars’ta bu tür bir yaşam olsaydı, gezegenin yaşanabilirliğini fiilen bozardı.”
Sauterey ve meslektaşları, gezegenin iklimini değiştirirken, bu lanetli Marslı mikropların daha sıcak ve daha misafirperver, ancak daha az enerji açısından zengin olan yeraltına daha da taşınmış olabileceğini öne sürüyorlar.
Ontario’daki Guelph Üniversitesi’nde Dünya’nın kutuplarındaki permafrosttaki mikropları inceleyen bir mikrobiyolog olan Jackie Goordial, Sauterey ve meslektaşlarının biraz muhafazakar yaşanabilirlik tanımları kullanmaları nedeniyle yaşamın var olma olasılığının modellerin öne sürdüğünden daha fazla olabileceğini söylüyor.
Örneğin ekip, yaşamın yaşayabileceği en düşük sıcaklık olarak eksi 20 santigrat dereceyi (eksi 4 Fahrenhayt) kullandı; Goordial, bilim adamlarının Dünya’da daha düşük sıcaklıklarda hayatta kalan mikropları gözlemlediklerini söylüyor. Sauterey’in ekibi ayrıca buz örtüsünün atmosferik gazlara erişimi sınırlayarak yaşanabilir ortamların kapsamını sınırlayacağını varsayıyordu, ancak Dünya’da mikroplar yeraltında üretilen hidrojenle beslenebilir , bu da Mars mikroplarının simülasyonların varsaydığından daha yeraltında var olabileceğini düşündürüyor.
Goordial, “Hayatın atmosferle bağlantısının kesilmesine bakmaktan başka bir şey yapmayan koca bir bilim insanı topluluğu var ve bu var,” diyor Goordial, “Bu garip bir hayat. Gerçekten harika ve kesinlikle Mars için geçerli.”
dayanıklı mikroplar
Başka bir araştırma ekibi, Mars yaşamı sorusuna farklı bir şekilde yaklaştı: mikropların yüzeyin yaklaşık 30 fit altındakileri taklit eden koşullarda ne kadar süre hayatta kalabileceğini görerek. Bu derinlikte, gelen güneş ve kozmik radyasyonun seviyesi, Dünya yüzeyinde sürdürülen dozla yaklaşık olarak aynıdır – ancak topraklar donmuş ve kurudur.
Ekip , muazzam dozda radyasyona dayanma yeteneğiyle bilinen en ünlü ekstremofillerden biri olan Deinococcus radiodurans adlı bir bakteriyi incelemeyi seçti . Antarktika topraklarının yanı sıra nükleer reaktörlerde bulunan D. radiodurans , DNA’sındaki radyasyon hasarını hızla onararak hayatta kalır .
“Bunların Dünya’da olması gerçeği – radyoduranların nükleer reaktörlerde bulunması – çılgınca. Yeni araştırmaya dahil olmayan Florida Üniversitesi’nden Williams, yüz yıl öncesine kadar [reaktörlere] sahip değildik” diyor.
Sıvı kültürde, D. radiodurans yaklaşık 25.000 Gray (Gy) dozda hayatta kalabilir; aksine, sadece 5 Gy insanları ve diğer birçok omurgalıyı öldürür.
D. radiodurans’ı inceleyen ekip, Astrobiology dergisinde yayınlanan bir çalışmada anlatıldığı gibi, yaratığı daha da aşırı hale getirmenin bir yolunu buldu . Önce bir D. radiodurans kültürü kuruttular . Daha sonra, Mars’ın altındaki soğuk, kurumuş durumu taklit ederek onu dondurdular – bu da kültürün hareketsiz bir duruma girmesine neden oldu. Uyuyan bakterilere artan dozlarda radyasyonla meydan okuduklarında, askıya alınmış animasyondaki hücrelerin yaklaşık 140.000 Gy’lik bir doza dayanabileceğini buldular.
“Bu gerçekten çok büyük bir rakam; Maryland’deki Üniformalı Hizmetler Üniversitesi’nden baş araştırmacı Michael Daly , “astronomik” diyor . “Mars’ta evrimleşen mikroorganizmaların radyasyona , Dünya adı verilen nispeten ılıman bir gezegende evrimleşmiş olan D. radiodurans kadar dirençli olması beklenir .”
Ekip, aynı deneyi E. coli ve Saccharomyces cerevisiae (bira mayası) dahil olmak üzere daha az dayanıklı beş mikropla tekrarladı ve kurumanın ve donmanın benzer şekilde hücrelerin radyasyona karşı toleransını artırdığını buldu – ancak yine de seviyenin yakınında hiçbir yere tahammül edemiyorlardı. D. radiodurans olarak maruz kalma .
Daly ve meslektaşları, D. radiodurans’ın tek bir hücresinin Mars yüzeyinin yaklaşık 9 metre altında ne kadar süre hayatta kalabileceğini hesapladığında şaşırtıcı bir rakamla karşılaştılar: Hücreyi yok etmek yaklaşık 280 milyon yıl alacaktı. Bu sayı, hareketsiz durumdaki hücreler için geçerlidir, ancak zamanla, meteor çarpmaları gibi birden fazla ısınma olayı, yeraltı ortamını geçici olarak dönüştürebilir ve hücreleri yeniden canlandırarak yeniden canlandırma ve çoğaltma fırsatı sağlayabilir.
Araştırmacılar, Dünya yüzeyinin derinliklerine gömülü mikroplarda benzer şekilde aşırı yaşam döngüleri gözlemlediler ve bilim adamları, eski permafrost çekirdeklerinden canlı mikropları çıkarmayı başardılar. Goordial , derin deniz çökeltilerindeki yaşam modellerinin de organizmaların çok az enerji girdisiyle hayatta kalabileceklerini öne sürdüğünü söylüyor.
“Bu mikropların gerçekten yavaşlamış bir metabolizma durumunda var olduğunu düşünüyoruz . Belki de hücreleri her 10.000 yılda bir çoğalıyor” diyor. “Doğrudan incelemek çok zor olsa da bunu Dünya’da görüyoruz… Benzer bir şey Mars’ın yüzeyinde de oluyor olabilir mi?”
Mikroplar varsa, mevcut teknolojilerin bulamayacağı kadar derine gömülmüşlerdir. Perseverance gezgininin matkabı dört inçten daha az derinlikte delikler açıyor; Daly ve meslektaşları mikropların hayatta kalma sürelerini 100 kat daha derinden hesapladılar.
Gelecekte bilim adamları, daha derin sondaj yeteneklerine sahip uzay aracını Mars’a teslim etmeyi umuyorlar. Bu görevlerden biri olan Mars Life Explorer , yakın zamanda ABD gezegen biliminde önümüzdeki on yıl için en yüksek öncelikler arasında yer aldı – ancak en erken 2030’lara kadar fırlatılmayacaktı.
Ya da belki bilim adamları daha erken şanslı olacaklar. NASA’nın InSight iniş aracı ve Mars Reconnaissance Orbiter tarafından tespit edilen yakın tarihli bir göktaşı çarpması , gezegenin kabuğunda bir delik açtı ve daha önce gömülü olan su buzu kayalarını gezegenin yüzeyine fırlattı – Daly bunun tam olarak araştırmak isteyeceği türden bir malzeme olduğunu söylüyor uyuyan mikropların varlığı için.
Williams, “Hayatın Mars’taki gezicilerimizden birine yaklaşmasını beklemesem de, hayatın bir yol bulma yeteneğini hafife almak istemiyorum” diyor.
