Οι βαθύτεροι ζωντανοί οργανισμοί της Γης μπορεί να έχουν ενδείξεις για εξωγήινη ζωή στον Άρη
Nasa/JPL-CaltechΓια να κατανοήσουμε τη ζωή που μπορεί να επιβιώσει βαθιά κάτω από την επιφάνεια του Άρη, μπορούμε να δούμε μερικές από τις βαθύτερες και παλαιότερες μορφές ζωντανών οργανισμών στον δικό μας πλανήτη.
Ο Άρης δεν είναι απλώς ο κόκκινος πλανήτης: είναι επίσης ένας υγρός πλανήτης. Στις 12 Αυγούστου, Αμερικανοί ερευνητές ανέφεραν στοιχεία για μια τεράστια δεξαμενή υγρού νερού , βαθιά στον βραχώδη φλοιό του πλανήτη.
Τα δεδομένα προήλθαν από το Mars Insight Lander της NASA, το οποίο κατέγραψε περισσότερους από 1.300 Marsquakes σε τέσσερα χρόνια. Ερευνητές με επικεφαλής τον Vashan Wright, έναν γεωφυσικό στο Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας Scripps του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο, μελέτησαν τα σεισμικά κύματα που έφτασαν στο σκάφος και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι είχαν περάσει μέσα από στρώματα υγρού βράχου . Ενώ η επιφάνεια του Άρη είναι μια άγονη έρημος, τα δεδομένα του Ράιτ υποδηλώνουν ότι σημαντικοί όγκοι νερού είναι εγκλωβισμένοι σε βράχους μεταξύ 11,5 και 20 χιλιομέτρων (7,1-12,4 μίλια) κάτω.
«Αν είναι σωστές», λέει η Κάρεν Λόιντ, μικροβιολόγος υποεπιφανείας στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες, «νομίζω ότι αυτό αλλάζει το παιχνίδι».
Το υπόγειο νερό στον Άρη ανοίγει την πιθανότητα υπόγειας ζωής στον Άρη. Οι τελευταίες δεκαετίες έχουν αποκαλύψει ότι υπάρχει μια τεράστια βιόσφαιρα κρυμμένη βαθιά μέσα στη Γη. Τώρα φαίνεται ότι το ίδιο θα μπορούσε να ισχύει και στον Άρη. Η ζωή στον Άρη, αν υπάρχει, θα μπορούσε κάλλιστα να είναι υπόγεια.
Η βαθιά βιόσφαιρα
Για περισσότερα από 30 χρόνια, οι βιολόγοι έχουν συσσωρεύσει στοιχεία ότι η ζωή επιμένει βαθιά κάτω από τη Γη. Οι ερευνητές έχουν τρυπήσει βαθιά στον πυθμένα της θάλασσας και στις ηπείρους, βρίσκοντας ζωή σε θαμμένα ιζήματα, ακόμη και ανάμεσα σε στρώματα και κρυστάλλους συμπαγούς βράχου.
Οι περισσότεροι από αυτούς τους κατοίκους στο σκοτάδι είναι μονοκύτταροι μικροοργανισμοί, συγκεκριμένα βακτήρια και αρχαία. Αυτές οι δύο τεράστιες ομάδες είναι οι παλαιότερες γνωστές μορφές ζωής στη Γη: υπάρχουν για περισσότερα από τρία δισεκατομμύρια χρόνια, πολύ πριν από τα ζώα και τα φυτά.
Μέσα στα τελευταία 20 χρόνια, έχει επίσης αναδειχθεί ότι η βαθιά βιόσφαιρα έχει μεγάλη ποικιλία. «Υπάρχουν στην πραγματικότητα πολλοί διαφορετικοί τύποι οργανισμών που ζουν βαθιά κάτω από τη γη», λέει η Cara Magnabosco, γεωβιολόγος στο ETH Zurich στην Ελβετία.
Τα βακτήρια χωρίζονται σε μεγάλες ομάδες που ονομάζονται phyla: μόνο μερικές δεκάδες από αυτές τις ομάδες έχουν αναγνωριστεί επίσημα, από τις 1.300 που υπολογίζονται . «Σχεδόν όλες αυτές οι φυλές μπορούν να βρεθούν υπόγεια», λέει ο Magnabosco.
NasaΌχι ότι είναι ομοιόμορφα κατανεμημένα. Μια μετα-ανάλυση του 2023 διαπίστωσε ότι τα περισσότερα οικοσυστήματα κάτω από την ξηρά κυριαρχούνταν από δύο φυλές , την Pseudomonadota και την Firmicutes . Άλλοι τύποι βακτηρίων ήταν πολύ πιο σπάνιοι, αλλά περιελάμβαναν φυλές που δεν είχαν δει ποτέ πριν.
Επειδή είναι κατάμαυρο, αυτά τα μικρόβια δεν μπορούν να πάρουν ενέργεια απευθείας από το ηλιακό φως, όπως κάνουν οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί στην επιφάνεια. "Το πραγματικά σημαντικό πράγμα που πρέπει να σημειωθεί είναι ότι δεν εξαρτώνται, σε γενικές γραμμές, από τον Ήλιο", λέει ο Lloyd.
Επίσης, δεν λαμβάνουν άλλες εισροές, όπως θρεπτικά συστατικά από πάνω. Πολλά από αυτά τα βαθιά οικοσυστήματα είναι «εντελώς αποσυνδεδεμένα από την επιφάνεια», λέει ο Magnabosco.
Αντίθετα, αυτά τα οικοσυστήματα βασίζονται στη χημειοσύνθεση. Τα μικρόβια παίρνουν την ενέργειά τους εκτελώντας χημικές αντιδράσεις, λαμβάνοντας χημικές ουσίες από τους γύρω βράχους και το νερό. Για παράδειγμα, μπορούν να χρησιμοποιούν αέρια όπως το μεθάνιο ή το υδρόθειο ως πρώτη ύλη. «Το υπέδαφος έχει πολλές, πολλές διαφορετικές χημικές αντιδράσεις», λέει ο Lloyd. «Πολλοί από εμάς αφιερώνουμε πολύ χρόνο βρίσκοντας νέες αντιδράσεις που υποστηρίζουν τη ζωή».
Τα χημειοσυνθετικά μικρόβια μπορεί να φαίνονται ξένα επειδή είναι σπάνια στις ηλιόλουστες επιφανειακές περιοχές όπου περνάμε τον χρόνο μας και περιορίζονται στα βάθη της θάλασσας και στο στερεό υπόγειο. Αλλά είναι μερικά από τα παλαιότερα είδη ζωντανών οργανισμών στη Γη . Μερικές υποθέσεις σχετικά με την προέλευση της ζωής υποθέτουν ότι η πρώτη ζωή στη Γη ήταν χημειοσυνθετική.
Ενώ τα μονοκύτταρα μικρόβια κυριαρχούν στο υπέδαφος, υπάρχουν μερικά σπάνια ζώα. Μια μελέτη του 2011 εντόπισε σκουλήκια νηματωδών σε νερά με κατάγματα από 0,9-3,6 χιλιόμετρα (0,6-2,2 μίλια) κάτω στα ορυχεία της Νότιας Αφρικής. Το νερό φαινόταν να ήταν εκεί για τουλάχιστον 3.000 χρόνια, υποδηλώνοντας ότι ο πληθυσμός των νηματωδών θα μπορούσε να είναι χιλιετιών. Μια παρακολούθηση του 2015 βρήκε επίπεδα σκουλήκια, τεμαχισμένα σκουλήκια, στροφεία και αρθρόποδα σε νερό με σχισμή 1,4 km (0,9 μίλια) πιο κάτω: το νερό εκεί ήταν ηλικίας έως και 12.300 ετών. Τα ζώα τρέφονταν με ένα λεπτό φιλμ μικροβίων στην επιφάνεια του βράχου.
Για εμάς, το βαθύ υπόγειο φαίνεται σαν ένα εξαιρετικά δύσκολο μέρος για να ζήσουμε. Σε σύγκριση με την επιφάνεια, οι πληθυσμοί των μικροβίων είναι αραιοί – αλλά υπάρχουν επίσης πολλά πετρώματα για να ζήσετε. Το 2018, η Magnabosco και οι συνάδελφοί της υπολόγισαν την κλίμακα της βιομάζας που ζει στις ηπείρους , συνδυάζοντας δεδομένα για τον αριθμό και την ποικιλομορφία των κυττάρων από γεωτρήσεις σε όλο τον κόσμο. Υπολόγισαν ότι υπάρχουν 2 έως 6 × 10^29 κύτταρα που ζουν κάτω από τις ηπείρους της Γης. Συγκριτικά, υπάρχουν μόνο περίπου 10^24 αστέρια στο παρατηρήσιμο σύμπαν .
«Έχουμε έναν πολύ αριθμητικά μεγάλο αριθμό κυττάρων κάτω από τα πόδια μας», λέει ο Magnabosco. Στην πραγματικότητα, λέει, περίπου το 70% όλων των βακτηρίων και των αρχαίων στη Γη είναι υπόγεια .
Το πόσο βαθιά εκτείνεται η βιόσφαιρα δεν είναι ακόμη σαφές. Η ζωή προφανώς έχει ένα ανώτερο όριο θερμοκρασίας, αλλά δεν ξέρουμε ακριβώς πού βρίσκεται. Τίποτα δεν μπορεί να ζήσει στην επιφάνεια της λιωμένης λάβας, αλλά ορισμένα μικρόβια μπορούν να αντέξουν εκπληκτική ζέστη: ένας αρχαίος που ονομάζεται Methanopyrus kandleri μπορεί να επιβιώσει και να αναπαραχθεί στους 122C (252F).
Nasa/JPL-Caltech/Πανεπιστήμιο της ΑριζόναΠηγαίνετε αρκετά μακριά υπόγεια και η πίεση γίνεται επίσης ένα ζήτημα. Ο τύπος του πετρώματος είναι επίσης σημαντικός, επειδή επηρεάζει τις χημικές αντιδράσεις που μπορεί να συμβούν και επομένως τους τύπους των χημειοσυνθετικών μικροβίων που μπορούν να ζουν εκεί. «Αλλά δεν μπορώ να σας δώσω έναν αριθμό [για το πόσο μακριά υπάρχει η ζωή] γιατί δεν την έχουμε χτυπήσει ακόμα, γιατί απλά δεν έχουμε τρυπήσει τόσο βαθιά», λέει ο Lloyd. Το όριο μπορεί να είναι εκπληκτικά βαθύ: μια μελέτη του 2017 δειγμάτων από ένα ηφαίστειο λάσπης πρότεινε ότι ζωή θα μπορούσε να υπάρχει 10 χιλιόμετρα (6,2 μίλια) κάτω από τον βυθό της θάλασσας .
Κάποια από αυτή τη ζωή βιώνεται εξαιρετικά αργά. «Υπάρχουν σίγουρα μεγάλα τμήματα της υπόγειας επιφάνειας, κυρίως κάτω από τους ωκεανούς μας, όπου τίποτα δεν συμβαίνει πραγματικά για εκατομμύρια χρόνια», λέει ο Lloyd. Χωρίς νέα θρεπτικά συστατικά που εισέρχονται από ψηλά, και χωρίς τρόπο διαφυγής, τα μικρόβια σε αυτά τα μέρη έχουν πολύ λίγη τροφή. «Αυτό σημαίνει ότι απλά δεν έχουν την απαραίτητη ενέργεια για να δημιουργήσουν νέα κύτταρα», λέει. Αντίθετα, επιβραδύνουν το μεταβολισμό τους και είναι σχεδόν σε στάση. «Είναι στην πραγματικότητα πολύ λογικό ένα μόνο κύτταρο να μπορεί να ζήσει για χιλιάδες χρόνια ή περισσότερο».
Είναι αυτό το είδος ζωής – που βασίζεται σε χημικές αντιδράσεις μεταξύ πετρωμάτων και νερού, και πιθανώς με εξαιρετικά αργό μεταβολικό ρυθμό – που θα μπορούσε εύλογα να βρεθεί στους πλούσιους σε νερό βράχους βαθιά κάτω από την επιφάνεια του Άρη.
Αρειανά μικρόβια
Μέχρι στιγμής δεν υπάρχουν στέρεες ή άμεσες αποδείξεις ύπαρξης ζωής στον Άρη, παρά τις δεκαετίες αποστολών χωρίς πληρώματα στον κόκκινο πλανήτη. Η επιφάνεια είναι ξηρή και κρύα, και κανένας ζωντανός οργανισμός δεν έχει περιπλανηθεί ποτέ στο πλάνο μιας κάμερας ρόβερ του Άρη.
Ωστόσο, χαρακτηριστικά όπως τα φαράγγια υποδηλώνουν έντονα ότι ο Άρης είχε τρεχούμενο νερό στην επιφάνειά του πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Ένα μέρος αυτού του νερού πιθανότατα χάθηκε στο διάστημα, αλλά η ομάδα του Ράιτ κατέληξε στο συμπέρασμα ότι μεγάλο μέρος του είναι υπόγειο.
«Γνωρίζουμε ότι το νερό είναι απαραίτητη προϋπόθεση για τη ζωή όπως το ξέρουμε», λέει ο Lloyd. Ίσως λοιπόν η επιφάνεια του Άρη να ήταν κατοικήσιμη, και τώρα είναι μόνο η υπόγεια. «Πάντα προτιμούσα την ιδέα ότι η ζωή θα ήταν θαμμένη με κάποιο τρόπο», λέει.
Όπως τα αργά μικρόβια που ζουν βαθιά κάτω από τους ωκεανούς της Γης, τα μικρόβια του Άρη μπορεί να προσκολλώνται στη ζωή παρά τα ελάχιστα θρεπτικά συστατικά. «Το ίδιο είδος διεργασιών που συμβαίνουν στο υπέδαφό μας μπορεί να συμβεί και στον Άρη», λέει ο Magnabosco.
Τα πιο ενδεικτικά στοιχεία ζωής μέχρι σήμερα είναι τα νέφη μεθανίου στον αέρα του Άρη , τα οποία ποικίλλουν ανάλογα με τις εποχές . Στη Γη, το μεθάνιο παράγεται συχνά από μικροοργανισμούς – έτσι το αέριο θα μπορούσε να είναι απόβλητο από την υπόγεια ζωή. Ωστόσο, ο Lloyd προτρέπει να είστε προσεκτικοί. «Υπάρχουν πολλοί λόγοι που δεν είναι ζωτικής σημασίας για τους οποίους θα μπορούσαν να υπάρχουν νέφη μεθανίου», λέει.
Επιπλέον, υπάρχουν πολλά άλλα εμπόδια στη ζωή στο υπέδαφος του Άρη . «Η ζωή δεν χρειάζεται μόνο νερό», λέει ο Lloyd. «Χρειάζεται ενέργεια και ένα μέρος για να είναι, άρα χρειάζεται βιότοπο». Δεν γνωρίζουμε ακόμη εάν οι πόροι στον Αρειανό βράχο είναι αρκετά μεγάλοι για μικρόβια. Ομοίως, η χημική σύνθεση των βαθιών βράχων είναι ζωτικής σημασίας, καθώς θα ήταν η πηγή χημικής ενέργειας.
Για τον Magnabosco, «η μεγαλύτερη αβεβαιότητα» για τη ζωή στον Άρη «είναι αν εμφανίστηκε ή όχι». Επειδή δεν γνωρίζουμε πώς σχηματίστηκαν τα πρώτα έμβια όντα από άψυχο υλικό, δεν γνωρίζουμε αν οι συνθήκες στον Άρη ήταν ποτέ κατάλληλες για την εμφάνιση της ζωής . «Αν η ζωή ήταν σε θέση να αναπτυχθεί στον Άρη», λέει, «έχει πολύ καλές πιθανότητες να επιβιώσει και να βρίσκεται στον Άρη σήμερα».
Εάν υπάρχει αυτή η βαθιά βιόσφαιρα του Άρη, πώς θα μπορούσαμε να τη βρούμε; Η προφανής ιδέα είναι να κάνουμε γεωτρήσεις στον Άρη, αλλά θα χρειαστεί να κάνουμε γεωτρήσεις 10 χιλιόμετρα (6,2 μίλια) ή περισσότερο – ένα βαρύ ανυψωτικό ακόμα και στη Γη. Το κάνετε αυτό σε έναν πλανήτη που δεν έχει αναπνεύσιμο αέρα ή τρεχούμενο νερό; «Είναι πολύ, πολύ πιο δύσκολο», λέει ο Magnabosco.
Ωστόσο, θα πρέπει να είναι δυνατή η συγκέντρωση των αποδεικτικών στοιχείων. Η προγραμματισμένη αποστολή Mars Sample Return της NASA θα έφερνε τα πετρώματα του Άρη πίσω στη Γη: τέτοια δείγματα μπορεί να περιέχουν ίχνη ζωής .
«Το να κυνηγάμε το μεθάνιο θα ήταν πραγματικά χρήσιμο», λέει ο Lloyd. Προς το παρόν, δεν γνωρίζουμε από πού προέρχεται το αέριο. «Αν διαπιστώσουμε ότι οι θύλακες του νερού συνδέονται με τα νέφη μεθανίου», αυτό θα υποδηλώνει ζωή, λέει.
Τέλος, αν ο Άρης έχει πραγματικά νερό που κινείται, θα μπορούσαμε να το εκμεταλλευτούμε. Στη Γη, χαρακτηριστικά όπως οι θερμές πηγές φέρνουν νερό από βαθιά υπόγεια στην επιφάνεια . «Ο Άρης έχει ηφαίστεια λάσπης», λέει ο Lloyd. «Υπάρχουν μέρη στον Άρη που μπορείτε να πάτε όπου έχετε πραγματικά δείγματα βαθιάς υπόγειας που έχουν εκταφεί και ανέβει στην επιφάνεια».
Μπορεί να περάσουν δεκαετίες μέχρι να λάβουμε μια οριστική απάντηση. Αυτή η απάντηση μπορεί να είναι απογοητευτική: ο Άρης είναι πολύ λιγότερο τεκτονικά και υδρολογικά ενεργός από τη Γη, γεγονός που υποδηλώνει ότι η ζωή είναι είτε αραιή είτε ανύπαρκτη. «Θα μπορούσαμε να ψάχνουμε για ζωή που δεν είναι ζωντανή εδώ και πολύ καιρό», λέει ο Lloyd. Σε αυτή την περίπτωση, το μόνο που θα μπορούσαμε να βρούμε είναι απολιθώματα και όχι ζωντανοί οργανισμοί. "Είτε έτσι είτε αλλιώς, είναι ζωή στον Άρη", λέει.
Ο Μάικλ Μάρσαλ είναι ανεξάρτητος δημοσιογράφος επιστήμης και περιβάλλοντος και συγγραφέας του βιβλίου The Genesis Quest: Οι ιδιοφυΐες και οι εκκεντρικοί σε ένα ταξίδι για να αποκαλύψουν την προέλευση της ζωής στη Γη .
Σχόλια