Kromě zkoumání velkých otázek o životě v našem vesmíru (původ, evoluce, distribuce atd.) je jedním z hlavních cílů astrobiologů charakterizovat mimozemská prostředí a určit, zda by tam mohl existovat život. Stále však existují nevyřešené otázky o rozsahu podmínek, za kterých může život přežít a prosperovat. Zavedení lepších omezení na to pomůže astrobiologům hledat život mimo Zemi.
Aby lépe porozuměl tomu, jak mohou ekosystémy existovat pod dnem oceánu (tak daleko od Slunce), tým výzkumníků vedený z University of Rhode Island Graduate School of Oceanography (GSO) provedla studii o mikroby ve starověkých sedimentech mořského dna . Ke svému překvapení zjistili, že tyto formy života jsou udržovány především chemikáliemi vytvořenými přirozeným ozářením molekul vody.
Výzkum vedla Justine Sauvageová, postdoktorandka na univerzitě v Göteborgu, která výzkum prováděla v rámci svého doktorátu na GSO. Připojili se k ní členové z Geologický průzkum Spojených států (USGS), Oceánografický institut Woods Hole a Centrum pro mořské environmentální vědy (MARUM) na univerzitě v Brémách.
Vzorky mořského sedimentu použité v experimentech s ozařováním. Kredit: Justine Sauvage/URI
Zjištění výzkumného týmu byla výsledkem řady laboratorních experimentů provedených v Centrum jaderné vědy na Rhode Islandu . Právě zde Sauvage a její kolegové ozařovali lahvičky s vlhkým sedimentem, které byly shromážděny americkými výzkumnými plavidly a Program integrovaného oceánského vrtání z různých míst v Tichém a Atlantském oceánu.
Účelem tohoto experimentu bylo změřit rychlost radiolýzy, kdy vystavení přirozeně se vyskytujícímu záření způsobuje štěpení molekul vody na vodík a oxidanty. Na rozdíl od pozemského života, který je poháněn vedlejšími produkty fotosyntézy, jsou tyto molekuly primárním zdrojem potravinové energie pro mikroby žijící v sedimentech několik metrů pod mořským dnem.
Toto radiační prostředí, které pokrývá velkou část otevřeného oceánu, je jedním z největších ekosystémů na Zemi. Po srovnání produkce vodíku v těchto sedimentech s podobně ozářenými lahvičkami s mořskou vodou a destilovanou vodou tým zjistil, že tento proces je významně zesílen minerály v mořském sedimentu (až 30krát). Jak řekl Steven D’Hondt, profesor oceánografie URI a spoluautor studie v URI Today tiskové prohlášení :
„Mořský sediment ve skutečnosti zesiluje produkci těchto použitelných chemikálií. Pokud máte stejné množství ozáření v čisté vodě a ve vlhkém sedimentu, získáte mnohem více vodíku z vlhkého sedimentu. Sediment dělá výrobu vodíku mnohem efektivnější.“
Umělecký dojem z vozítka Perseverance hledajícího známky života na Marsu. Poděkování: NASA/JPL-Caltech
Důvod je nejasný, ale tým spekuluje, že minerály v sedimentu se mohou chovat jako polovodiče, díky čemuž je absorpce záření efektivnější. Bez ohledu na to jsou důsledky tohoto výzkumu pro astrobiology významné, zejména pokud jde o hledání mimozemského života na našem vlastním dvorku. Jako Sauvage vysvětlil :
'Tato práce poskytuje důležitý nový pohled na dostupnost zdrojů, které mohou podpovrchová mikrobiální společenství využít k udržení sebe sama.' To je zásadní pro pochopení života na Zemi a pro omezení obyvatelnosti jiných planetárních těles, jako je Mars.
Zvažte Vytrvalost rover, který přistál na Marsu v únoru a velmi nedávno začal řídit přes Kráterové jezero . Účelem této mise je shromáždit vzorky marťanských hornin za účelem charakterizace obyvatelných prostředí planety. Kromě toho bude rover získávat vzorky z přirozené delty formace v kráteru (která vznikla ukládáním sedimentu v průběhu času), který může obsahovat důkazy o minulém životě .
Tento výzkum by také mohl poskytnout informace o hledání života v exotických prostředích. Po desetiletí vědci spekulovali, že nejpravděpodobnějším místem k nalezení mimozemského života by mohly být ledové měsíce jako Evropa , Enceladus a další satelity, o kterých se věří, že mají ve svém nitru oceány s teplou vodou. Protože nejsou vystaveny Slunci, tato prostředí by vyžadovala jiné zdroje chemické energie než fotosyntézu.
Umělecké ztvárnění zobrazující vnitřní průřez kůrou Enceladu, který ukazuje, jak může hydrotermální aktivita způsobovat oblaky vody na povrchu Měsíce. Poděkování: NASA-GSFC/SVS, NASA/JPL-Caltech/Southwest Research Institute
A pak jsou tu extrasolární planety, kde se astrobiologové stále více spoléhají na to, že pomohou charakterizovat planetární prostředí a určit, zda by mohla být obyvatelná. Řekl D'Hondt:
„Pokud dokážete podpořit život v podpovrchových mořských sedimentech a dalších podpovrchových prostředích přirozeným radioaktivním štěpením vody, pak možná můžete stejným způsobem podporovat život v jiných světech. Některé ze stejných minerálů jsou přítomny na Marsu, a dokud budete mít tyto vlhké katalytické minerály, budete mít tento proces. Pokud dokážete katalyzovat produkci radiolytických chemikálií vysokou rychlostí ve vlhkém marťanském podpovrchu, můžete potenciálně udržet život na stejné úrovni, na jaké se udržuje v mořském sedimentu.'
Existují dokonce důsledky pro jaderný průmysl, včetně skladování jaderného odpadu a zvládání jaderných havárií. Podle těchto zjištění by radioaktivní odpad, který je uložen v sedimentu a hornině, produkoval vodík a oxidanty rychleji, než kdyby byl držen v normální vodě. Protože se jedná o přírodní katalyzátory, pravděpodobně by to vedlo k tomu, že skladovací systém bude časem více korodovat.
Na základě svého dosavadního výzkumu tým doufá, že prozkoumá účinek výroby vodíku řízené radiolýzou v jiných prostředích. To zahrnuje oceánskou kůru, kontinentální kůru na Zemi, podpovrch Marsu a možná i exoplanety. Od toho doufají, že posílí naše chápání toho, jak se podpovrchovým ekosystémům daří ve tmě!
Další čtení: University of Rhode Island , Příroda
