Jordmånen på den klippiga åsen i centrala Antarktis har aldrig innehållit mikroorganismer.
För första gången har forskare upptäckt att det verkar inte finnas något liv i jorden på jordens yta. Jorden kommer från två vindpinade, klippiga åsar i Antarktis inre, 480 kilometer från Sydpolen, där tusentals meter is tränger igenom bergen.
”Människor har alltid trott att mikrober är härdiga och kan leva var som helst”, säger Noah Firer, en mikrobiell ekolog vid University of Colorado Boulder vars team studerar jord. Encelliga organismer har trots allt hittats levande i hydrotermiska källor med temperaturer över 200 grader Fahrenheit, i sjöar under en halv kilometer 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 jord de samlade in.
Firer och Dragone studerade jordar från 11 olika bergskedjor, som representerar ett brett spektrum av förhållanden. De som kommer från lägre och mindre kalla bergsområden innehåller bakterier och svampar. Men i vissa berg i de två högsta, torraste och kallaste bergskedjorna finns inga tecken på liv.
”Vi kan inte säga att de är sterila”, sa Ferrer. Mikrobiologer är vana vid att hitta miljontals celler i en tesked jord. Därför kan ett mycket litet antal (t.ex. 100 livskraftiga celler) undgå att upptäckas. ”Men så vitt vi vet innehåller de inga mikroorganismer.”
Oavsett om en del jord verkligen saknar liv eller om det senare upptäcks att den innehåller överlevande celler, kan nya fynd som nyligen publicerats i tidskriften JGR Biogeosciences hjälpa till i sökandet efter liv på Mars. Antarktisk jord är permanent frusen, full av giftiga salter och har inte haft mycket flytande vatten på två miljoner år – ungefär som Marsjord.
De samlades in under en expedition finansierad av National Science Foundation i januari 2018 till avlägsna områden i de transantarktiska bergen. De passerar genom kontinentens inland och separerar den höga polarplatån i öster från den låglänta isen i väster. Forskarna slog läger på Shackleton-glaciären, ett 96 kilometer långt transportband av is som rinner nerför en avgrund i bergen. De använde helikoptrar för att flyga till höga höjder och samla prover upp och nerför glaciären.
I de varma, fuktiga bergen vid foten av en glaciär, bara några hundra meter över havet, upptäckte de att jorden beboddes av djur mindre än ett sesamfrö: mikroskopiska maskar, åttafota tardigrader, hjuldjur och små maskar, kallade springsvansar. Bevingade insekter. Dessa kala, sandiga jordar innehåller mindre än en tusendel av mängden bakterier som finns i en välskött gräsmatta, tillräckligt för att ge mat åt de små växtätare som lurar under ytan.
Men dessa tecken på liv försvann gradvis allt eftersom teamet besökte högre berg djupare in i glaciären. På toppen av glaciären besökte de två berg – Mount Schroeder och Mount Roberts – som är över 2100 meter höga.
Besöken till Schroeder Mountain var brutala, minns Byron Adams, biolog vid Brigham Young University i Provo, Utah, som ledde projektet. Temperaturen denna sommardag är nära 0°F. Den ylande vinden avdunstade långsamt isen och snön och lämnade bergen kala, ett ständigt hot mot att lyfta och kasta trädgårdsspadarna de hade med sig för att gräva upp sanden. Marken är täckt av rödaktiga vulkaniska bergarter som har eroderats under hundratals miljoner år av vind och regn, vilket lämnat dem gropar och polerade.
När forskarna lyfte upp stenen upptäckte de att dess bas var täckt av en skorpa av vita salter – giftiga kristaller av perklorat, klorat och nitrat. Perklorater och klorater, korrosivt reaktiva salter som används i raketbränsle och industriellt blekmedel, finns också i överflöd på Mars yta. Utan vatten att skölja bort ackumuleras salt på dessa torra antarktiska berg.
”Det är som att ta prover på Mars”, sa Adams. När man sticker in en spade, ”vet man att man är det första som stör jorden på evigheter – kanske miljontals år.”
Forskarna föreslog att även på så höga höjder och under de tuffaste förhållandena skulle de fortfarande hitta levande mikroorganismer i jorden. Men dessa förväntningar började blekna i slutet av 2018, när Dragon använde en teknik som kallas polymeraskedjereaktion (PCR) för att detektera mikrobiellt DNA i jord. Dragon testade 204 prover från berg ovanför och under glaciären. Prover från lägre, kallare 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 väldigt få mikroorganismer eller kanske inga 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 laboratorieutrustningen.
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 omvandlade den till koldioxid. Han försökte upptäcka en kemikalie som kallas ATP, som används av allt liv på jorden för att lagra energi. I flera månader odlade han jordbitar i olika näringsblandningar och försökte övertyga befintliga mikroorganismer att växa till kolonier.
”Nick kastade diskbänken på de här proverna”, sa Ferrell. Trots alla dessa tester hittade han fortfarande ingenting i en del jordar. ”Det är verkligen fantastiskt.”
Jacqueline Gurdial, miljömikrobiolog vid University of Guelph i Kanada, kallar resultaten "lockande", särskilt Dragons försök att fastställa vilka faktorer som påverkar sannolikheten för att hitta mikroorganismer på en given plats. Han fann att hög höjd och höga kloratkoncentrationer var de starkaste förutsägarna för att liv inte skulle kunna upptäckas. "Detta är en mycket intressant upptäckt", sa Goodyear. "Detta säger oss mycket om livets gränser på jorden."
Hon är inte helt övertygad om att deras jordmån verkligen är livlös, delvis på grund av hennes egna erfarenheter i en annan del av Antarktis.
För flera år sedan studerade hon jordar från en liknande miljö i de transantarktiska bergen, en plats 800 kilometer nordväst om Shackleton-glaciären som kallas University Valley, som kanske inte har haft betydande fukt- eller smälttemperaturer på 120 000 år. När hon inkuberade den i 20 månader vid -1°C, en typisk sommartemperatur i dalen, visade jorden inga tecken på liv. Men när hon värmde upp jordprover några grader över fryspunkten visade vissa bakterietillväxt.
Till exempel har forskare upptäckt att bakterieceller förblir vid liv även efter tusentals år i glaciärer. När de fastnar kan cellens ämnesomsättning sakta ner en miljon gånger. De går in i ett tillstånd där de inte längre växer, utan bara reparerar DNA-skador orsakade av kosmisk strålning som tränger igenom isen. Goodyear spekulerar i att dessa "långsamma överlevande" kan vara de hon hittade i College Valley – hon misstänker att om Dragone och Firer hade analyserat 10 gånger mer jord, kunde de ha hittat dem i Roberts Massif eller Schroeder Mountain.
Brent Christner, som studerar antarktiska mikrober vid University of Florida i Gainesville, tror att dessa höghöjda, torra jordar kan bidra till att förbättra sökandet efter liv på Mars.
Han noterade att rymdfarkosterna Viking 1 och Viking 2, som landade på Mars 1976, utförde experiment för att upptäcka liv delvis baserade på studier av låglänt jord nära Antarktis kust, en region som kallas Dry Valleys. En del av dessa jordar blir våta av smältvatten på sommaren. De innehåller inte bara mikroorganismer, utan på vissa ställen även små maskar och andra djur.
Däremot kan de högre, torra jordarna på Mount Roberts och Mount Schroeder ge bättre testplatser för marsianska instrument.
”Mars yta är mycket dålig”, sa Christner. ”Ingen organism på jorden kan överleva på ytan” – åtminstone inte en eller två centimeter. Alla rymdfarkoster som ska dit i jakt på liv måste vara beredda att operera på några av de mest krävande platserna på jorden.
Upphovsrätt © 1996–2015 National Geographic Society. Upphovsrätt © National Geographic Partners, LLC, 2015–2023. Alla rättigheter förbehållna.