Tanah permatang berbatu di Antartika tengah tidak pernah mengandungi mikroorganisma.
Buat pertama kalinya, saintis telah menemui bahawa nampaknya tiada kehidupan di dalam tanah di permukaan Bumi. Tanah itu berasal dari dua rabung berbatu yang dibawa angin di pedalaman Antartika, 300 batu dari Kutub Selatan, di mana beribu-ribu kaki ais menembusi pergunungan.
"Orang ramai selalu berfikir bahawa mikrob tahan lasak dan boleh hidup di mana-mana sahaja," kata Noah Firer, ahli ekologi mikrob di University of Colorado Boulder yang pasukannya mengkaji tanah. Lagipun, organisma sel tunggal telah ditemui hidup dalam lubang hidroterma dengan suhu melebihi 200 darjah Fahrenheit, di tasik di bawah setengah batu ais di Antartika, dan juga 120,000 kaki di atas stratosfera Bumi. Tetapi selepas setahun bekerja, Ferrer dan pelajar kedoktorannya Nicholas Dragon masih tidak menemui sebarang tanda kehidupan di tanah Antartika yang mereka kumpulkan.
Firer dan Dragone mengkaji tanah dari 11 banjaran gunung yang berbeza, mewakili pelbagai keadaan. Mereka yang berasal dari kawasan gunung yang lebih rendah dan kurang sejuk mengandungi bakteria dan kulat. Tetapi di beberapa gunung dari dua banjaran gunung tertinggi, paling kering dan paling sejuk tidak ada tanda-tanda kehidupan.
"Kami tidak boleh mengatakan mereka steril," kata Ferrer. Ahli mikrobiologi terbiasa mencari berjuta-juta sel dalam satu sudu teh tanah. Oleh itu, bilangan yang sangat kecil (cth 100 sel yang berdaya maju) mungkin terlepas daripada pengesanan. "Tetapi setakat yang kita tahu, ia tidak mengandungi sebarang mikroorganisma."
Sama ada sesetengah tanah benar-benar tidak bernyawa atau kemudiannya ditemui mengandungi beberapa sel yang masih hidup, penemuan baharu yang diterbitkan baru-baru ini dalam jurnal JGR Biogeosciences boleh membantu dalam pencarian kehidupan di Marikh. Tanah Antartika dibekukan secara kekal, penuh dengan garam toksik, dan tidak mempunyai banyak air cair selama dua juta tahun—sama seperti tanah Marikh.
Mereka dikumpulkan semasa ekspedisi yang dibiayai oleh Yayasan Sains Kebangsaan pada Januari 2018 ke kawasan terpencil di Pergunungan Transantarctic. Mereka melalui pedalaman benua, memisahkan dataran tinggi kutub di timur dari ais rendah di barat. Para saintis mendirikan perkhemahan di Shackleton Glacier, tali pinggang penghantar ais sepanjang 60 batu yang mengalir menuruni jurang di pergunungan. Mereka menggunakan helikopter untuk terbang ke altitud tinggi dan mengumpul sampel ke atas dan ke bawah glasier.
Di pergunungan yang hangat dan basah di kaki glasier, hanya beberapa ratus kaki di atas paras laut, mereka mendapati bahawa tanah itu didiami oleh haiwan yang lebih kecil daripada biji bijan: cacing mikroskopik, tardigrade berkaki lapan, rotifera dan cacing kecil. dipanggil springtails. Serangga bersayap. Tanah kosong dan berpasir ini mengandungi kurang daripada seperseribu jumlah bakteria yang terdapat dalam rumput yang terawat dengan baik, cukup untuk menyediakan makanan kepada herbivor kecil yang bersembunyi di bawah permukaan.
Tetapi tanda-tanda kehidupan ini beransur-ansur hilang apabila pasukan melawat gunung yang lebih tinggi lebih dalam ke dalam glasier. Di puncak glasier, mereka melawat dua gunung—Gunung Schroeder dan Gunung Roberts—yang tingginya lebih 7,000 kaki.
Lawatan ke Gunung Schroeder adalah kejam, ingat Byron Adams, ahli biologi di Universiti Brigham Young di Provo, Utah, yang mengetuai projek itu. Suhu pada hari musim panas ini hampir 0°F. Angin yang menderu perlahan-lahan menyejat ais dan salji, meninggalkan pergunungan kosong, ancaman berterusan untuk mengangkat dan membaling penyodok taman yang mereka bawa untuk menggali pasir. Tanah itu dilitupi batuan gunung berapi kemerah-merahan yang telah dihakis selama ratusan juta tahun oleh angin dan hujan, menyebabkan mereka berlubang dan digilap.
Apabila saintis mengangkat batu itu, mereka mendapati bahawa asasnya ditutup dengan kerak garam putih-kristal toksik perklorat, klorat, dan nitrat. Perklorat dan klorat, garam reaktif-menghakis yang digunakan dalam bahan api roket dan peluntur industri, juga terdapat dengan banyaknya di permukaan Marikh. Tanpa air untuk dihanyutkan, garam terkumpul di pergunungan Antartika yang kering ini.
"Ia seperti pensampelan di Marikh," kata Adams. Apabila anda memasukkan penyodok, "anda tahu anda adalah perkara pertama yang mengganggu tanah selama-lamanya—mungkin berjuta-juta tahun."
Para penyelidik mencadangkan bahawa walaupun pada ketinggian yang tinggi dan dalam keadaan yang paling teruk, mereka masih akan menemui mikroorganisma hidup di dalam tanah. Tetapi jangkaan itu mula pudar pada akhir 2018, apabila Dragon menggunakan teknik yang dipanggil tindak balas rantai polimerase (PCR) untuk mengesan DNA mikrob dalam kotoran. Dragon menguji 204 sampel dari gunung di atas dan di bawah glasier. Sampel dari gunung yang lebih rendah dan lebih sejuk menghasilkan sejumlah besar DNA; tetapi kebanyakan sampel (20%) dari altitud tinggi, termasuk kebanyakan dari Mount Schroeder dan Roberts Massif, tidak diuji untuk sebarang keputusan, menunjukkan bahawa ia mengandungi sangat sedikit mikroorganisma atau mungkin tiada langsung.
"Apabila dia mula menunjukkan beberapa keputusan kepada saya, saya fikir, 'Sesuatu yang tidak kena,'" kata Ferrell. Dia fikir mesti ada sesuatu yang tidak kena dengan sampel atau peralatan makmal.
Naga kemudian menjalankan satu siri eksperimen tambahan untuk mencari tanda-tanda kehidupan. Dia merawat tanah dengan glukosa untuk melihat sama ada organisma tertentu dalam tanah menukarnya kepada karbon dioksida. Dia cuba menemui bahan kimia yang dipanggil ATP, yang digunakan oleh semua hidupan di Bumi untuk menyimpan tenaga. Selama beberapa bulan, dia menanam kepingan tanah dalam pelbagai campuran nutrien, cuba meyakinkan mikroorganisma sedia ada untuk tumbuh menjadi koloni.
"Nick melemparkan sinki dapur pada sampel ini," kata Ferrell. Walaupun semua ujian ini, dia masih menemui apa-apa di beberapa tanah. “Ia benar-benar menakjubkan.”
Jacqueline Gurdial, ahli mikrobiologi alam sekitar di Universiti Guelph di Kanada, menggelar keputusan itu sebagai "membujuk", terutamanya usaha Dragon untuk menentukan faktor yang mempengaruhi kemungkinan mencari mikroorganisma di lokasi tertentu. Beliau mendapati bahawa altitud tinggi dan kepekatan klorat yang tinggi adalah peramal terkuat kegagalan mengesan kehidupan. "Ini adalah penemuan yang sangat menarik, " kata Goodyear. "Ini memberitahu kita banyak tentang had kehidupan di Bumi."
Dia tidak yakin sepenuhnya bahawa tanah mereka benar-benar tidak bermaya, sebahagiannya disebabkan oleh pengalamannya sendiri di bahagian lain Antartika.
Beberapa tahun yang lalu, dia mengkaji tanah dari persekitaran yang sama di Pergunungan Transantarctic, tempat 500 batu barat laut Shackleton Glacier yang dipanggil Lembah Universiti yang mungkin tidak mempunyai kelembapan atau suhu cair yang ketara selama 120,000 tahun. Apabila dia mengeramkannya selama 20 bulan pada 23°F, suhu musim panas yang biasa di lembah, tanah tidak menunjukkan tanda-tanda kehidupan. Tetapi apabila dia memanaskan sampel tanah beberapa darjah di atas paras beku, ada yang menunjukkan pertumbuhan bakteria.
Sebagai contoh, saintis telah menemui bahawa sel-sel bakteria kekal hidup walaupun selepas beribu-ribu tahun di glasier. Apabila mereka terperangkap, metabolisme sel boleh melambatkan sejuta kali. Mereka pergi ke keadaan di mana mereka tidak lagi berkembang, tetapi hanya membaiki kerosakan DNA yang disebabkan oleh sinar kosmik yang menembusi ais. Goodyear membuat spekulasi bahawa "mereka yang selamat" ini mungkin yang ditemuinya di College Valley—dia mengesyaki bahawa jika Dragone dan Firer telah menganalisis 10 kali lebih banyak tanah, mereka mungkin telah menemui mereka di Roberts Massif atau Gunung Schroeder.
Brent Christner, yang mengkaji mikrob Antartika di Universiti Florida di Gainesville, percaya tanah kering berketinggian tinggi ini boleh membantu meningkatkan pencarian kehidupan di Marikh.
Beliau menyatakan bahawa kapal angkasa Viking 1 dan Viking 2, yang mendarat di Marikh pada tahun 1976, menjalankan eksperimen pengesanan hidup sebahagiannya berdasarkan kajian tanah rendah berhampiran pantai Antartika, wilayah yang dipanggil Lembah Kering. Sebahagian daripada tanah ini menjadi basah akibat air cair pada musim panas. Mereka mengandungi bukan sahaja mikroorganisma, tetapi di beberapa tempat juga cacing kecil dan haiwan lain.
Sebaliknya, tanah yang lebih tinggi dan kering di Gunung Roberts dan Gunung Schroeder mungkin menyediakan tempat ujian yang lebih baik untuk instrumen Marikh.
"Permukaan Marikh sangat buruk," kata Christner. "Tiada organisma di Bumi boleh hidup di permukaan"—sekurang-kurangnya satu atau dua inci atas. Mana-mana kapal angkasa yang pergi ke sana untuk mencari kehidupan mesti bersedia untuk beroperasi di beberapa tempat yang paling keras di Bumi.
Hak Cipta © 1996–2015 National Geographic Society. Hak Cipta © National Geographic Partners, LLC, 2015-2023. Semua hak terpelihara.