Jorden från den steniga åsen i centrala Antarktis har aldrig innehöll mikroorganismer.
För första gången har forskare upptäckt att det inte verkar finnas något liv i jorden på jordens yta. Jorden kommer från två vindar, steniga åsar i Antarktis inredning, 300 mil från sydpolen, där tusentals fot is penetrerar bergen.
"Människor har alltid tänkt att mikrober var hårda och kunde bo var som helst," säger Noah Fire, en mikrobiell ekolog vid University of Colorado Boulder vars team studerar jord. När allt kommer omkring har encelliga organismer hittats levande i hydrotermiska ventilationsöppningar med temperaturer som överstiger 200 grader Fahrenheit, i sjöar under en halv mil is i Antarktis och till och med 120 000 fot över jordens stratosfär. Men efter ett års arbete har Ferrer och hans doktorand Nicholas Dragon fortfarande inte hittat några tecken på liv i den antarktiska jorden de samlade in.
Firer och Dragone studerade jord från 11 olika bergskedjor, vilket representerade ett brett spektrum av förhållanden. De som kommer från lägre och mindre kalla bergsområden innehåller bakterier och svampar. Men i vissa berg av de två högsta, torraste och kallaste bergskedjorna finns det inga tecken på liv.
"Vi kan inte säga att de är sterila," sa Ferrer. Mikrobiologer är vana vid att hitta miljoner celler i en tesked jord. Därför kan ett mycket litet antal (t.ex. 100 livskraftiga celler) undkomma detektion. "Men så vitt vi vet innehåller de inga mikroorganismer."
Oavsett om viss jord verkligen saknar liv eller senare upptäcks innehålla några överlevande celler, nya fynd som nyligen publicerats i tidskriften JGR Biogeosciences kan hjälpa till att söka efter livet på Mars. Antarktisjord är permanent fryst, full av giftiga salter, och har inte haft mycket flytande vatten på två miljoner år - liknar Martian jord.
De samlades in under en nationell science stiftelsefinansierad expedition i januari 2018 till avlägsna områden i de transantarktiska bergen. De passerar genom kontinentens inre och separerar den höga polära platån i öster från den lågliggande isen i väster. Forskarna satte upp lägret på Shackleton Glacier, ett 60-mils transportband av is som rinner ner i ett klöv i bergen. De använde helikoptrar för att flyga till höga höjder och samla prover upp och ner på glaciären.
I de varma, våta bergen vid foten av en glaciär, bara några hundra meter över havet, upptäckte de att jorden var bebodd av djur mindre än ett sesamfrö: mikroskopiska maskar, åttabens tardigrader, rotifers och små maskar. kallas springtails. Winged Insects. Dessa nakna, sandiga jordar innehåller mindre än en tusendel mängden bakterier som finns i en välskött gräsmatta, tillräckligt för att ge mat till de små växtätare som lurar under ytan.
Men dessa tecken på liv försvann gradvis när laget besökte högre berg djupare in i glaciären. På toppen av glaciären besökte de två berg - Mount Schroeder och Mount Roberts - som är över 7 000 fot höga.
Besöken på Schroeder Mountain var brutala, påminner Byron Adams, en biolog vid Brigham Young University i Provo, Utah, som ledde projektet. Temperaturen på denna sommardag är nära 0 ° F. Den tjutande vinden indunstade långsamt isen och snön och lämnade bergen nakna, ett ständigt hot mot lyft och kast av trädgårdsspadarna som de hade tagit upp för att gräva upp sanden. Landet är täckt av rödaktiga vulkaniska bergarter som har eroderats under hundratals miljoner år av vind och regn, vilket lämnar dem grova och polerade.
När forskarna lyfte berget upptäckte de att dess bas var täckt med en skorpa av vita salter - toxiska kristaller av perklorat, klorat och nitrat. Perklorater och klorater, frätande reaktiva salter som används i raketbränsle och industriell blekmedel, finns också i överflöd på ytan av Mars. Utan vatten att tvätta bort ackumuleras salt på dessa torra antarktiska berg.
"Det är som provtagning på Mars," sade Adams. När du sticker in en spade i, "Du vet att du är det första som stör marken i evigt - kanske miljoner år."
Forskarna föreslog att även i så höga höjder och under de hårdaste förhållandena skulle de fortfarande hitta levande mikroorganismer i jorden. Men dessa förväntningar började försvinna i slutet av 2018, då Dragon använde en teknik som kallas polymeraskedjereaktion (PCR) för att upptäcka mikrobiellt DNA i smuts. Dragon testade 204 prover från bergen över och under glaciären. Prover från nedre, svalare berg gav stora mängder DNA; Men de flesta prover (20%) från höga höjder, inklusive de flesta från Mount Schroeder och Roberts Massif, testades inte för några resultat, vilket indikerar att de innehöll mycket få mikroorganismer eller kanske ingen alls.
"När han först började visa mig några resultat, tänkte jag," något är fel ", sa Ferrell. Han trodde att det måste vara något fel med provet eller labbutrustningen.
Dragon genomförde sedan en serie ytterligare experiment för att söka efter tecken på liv. Han behandlade jorden med glukos för att se om vissa organismer i jorden konverterade den till koldioxid. Han försökte upptäcka en kemikalie som heter ATP, som används av allt liv på jorden för att lagra energi. Under flera månader odlade han jordstycken i olika näringsblandningar och försökte övertyga befintliga mikroorganismer att växa till kolonier.
"Nick kastade diskbänken på dessa prover," sa Ferrell. Trots alla dessa tester hittade han fortfarande ingenting i vissa jordar. "Det är verkligen fantastiskt."
Jacqueline Gurdial, en miljömikrobiolog vid University of Guelph i Kanada, kallar resultaten ”lockande”, särskilt Dragon's ansträngningar för att avgöra vilka faktorer som påverkar sannolikheten för att hitta mikroorganismer på en given plats. Han fann att hög höjd och höga kloratkoncentrationer var de starkaste prediktorerna för misslyckande med att upptäcka livet. "Detta är en mycket intressant upptäckt," sa Goodyear. "Detta berättar mycket om livets gränser på jorden."
Hon är inte helt övertygad om att deras jord verkligen är livlös, delvis på grund av sina egna upplevelser i en annan del av Antarktis.
För flera år sedan studerade hon jord från en liknande miljö i Transantarctic -bergen, en plats 500 mil nordväst om Shackleton Glacier som kallas University Valley som kanske inte har haft betydande fukt eller smältemperaturer i 120 000 år. När hon inkuberade det i 20 månader vid 23 ° F, en typisk sommartemperatur i dalen, visade jorden inga tecken på liv. Men när hon uppvärmde markprover några grader över frysningen visade vissa bakterietillväxt.
Till exempel har forskare upptäckt att bakterieceller förblir levande även efter tusentals år i glaciärer. När de fångas kan cellens metabolism bromsa en miljon gånger. De går in i ett tillstånd där de inte längre växer, utan reparerar bara DNA -skador orsakade av kosmiska strålar som tränger igenom isen. Goodyear spekulerar på att dessa "långsamma överlevande" kan vara de som hon hittade i College Valley - hon misstänker att om Dragone och Firer hade analyserat tio gånger mer jord, kan de ha hittat dem i Roberts Massif eller Schroeder Mountain.
Brent Christner, som studerar Antarctic-mikrober vid University of Florida i Gainesville, tror att dessa höga höjd, torra jordar kan hjälpa till att förbättra sökningen efter livet på Mars.
Han noterade att Viking 1 och Viking 2 rymdskepp, som landade på Mars 1976, genomförde livsdetekteringsexperiment baserade delvis på studier av lågliggande jord nära Antarktis kust, en region som kallas torra dalar. Vissa av dessa jordar blir våta från smältvatten på sommaren. De innehåller inte bara mikroorganismer, utan på vissa platser också små maskar och andra djur.
Däremot kan de högre, torra jordarna i Mount Roberts och Mount Schroeder ge bättre testplatser för Martian -instrument.
"Ytan på Mars är väldigt dålig," sade Christner. ”Ingen organisme på jorden kan överleva på ytan” - åtminstone den övre tummen eller två. Alla rymdskepp som går dit för att leta efter livet måste vara beredda att arbeta på några av de hårdaste platserna på jorden.
Copyright © 1996–2015 National Geographic Society. Copyright © National Geographic Partners, LLC, 2015-2023. Alla rättigheter reserverade.