Древние бактерии могут скрываться под поверхностью Марса

В новом исследовании учёные обнаружили, что древние бактерии могут выживать вблизи поверхности Марса гораздо дольше, чем считалось ранее. Особенно долго они сохраняются, будучи погребёнными и защищёнными от галактического космического излучения и солнечных протонов. Это означает, что при возвращении первых образцов с Марса на Землю учёным следует искать такие древние «спящие» бактерии.

Результаты усиливают вероятность того, что если жизнь когда-либо существовала на Марсе, её биологические останки могут быть обнаружены в ходе будущих миссий, таких как ExoMars (ровер «Розалинд Франклин») и Mars Life Explorer, которые будут оснащены бурами для забора материалов с глубины до 2 метров.

Поскольку доказано, что некоторые штаммы бактерий могут выживать в суровых марсианских условиях, будущие астронавты и космические туристы могут непреднамеренно занести на Марс земные микроорганизмы.

Статья будет опубликована 25 октября в журнале Astrobiology.

«Наши модельные организмы служат индикаторами как прямого загрязнения Марса, так и обратного загрязнения Земли, чего следует избегать», — заявил ведущий автор исследования Майкл Дейли.

«Мы пришли к выводу, что земное загрязнение на Марсе будет, по сути, постоянным — в масштабах тысяч лет. Это может осложнить научные поиски марсианской жизни. Кроме того, если микробы эволюционировали на Марсе, они могут быть способны выжить до наших дней. А это значит, что возвращаемые образцы с Марса могут загрязнить Землю», — сказал старший соавтор исследования Брайан Хоффман.

Моделирование Марса

Условия на Марсе суровы: засушливый и холодный климат со средней температурой -63 °C (-80 °F), а также постоянная бомбардировка интенсивным галактическим космическим излучением и солнечными протонами.

Чтобы изучить возможность выживания жизни в таких условиях, исследователи сначала определили пределы устойчивости микробов к ионизирующему излучению. Затем они подвергли шесть типов земных бактерий и грибов воздействию смоделированной марсианской поверхности (замороженной и сухой) и облучили их гамма-лучами или протонами.

Исследователи установили, что некоторые земные микроорганизмы потенциально могут выживать на Марсе в геологических масштабах времени — сотни миллионов лет. В частности, микроб Deinococcus radiodurans (известный как «бактерия Конан») оказался исключительно хорошо приспособлен к суровым марсианским условиям. В экспериментах он выдержал астрономические дозы радиации в замороженной, сухой среде, значительно превзойдя по выживаемости споры бацилл.

Радикальное излучение

Команда подвергла образцы большим дозам гамма-излучения и протонов, соответствующим условиям вблизи поверхности Марса, а также меньшим дозам, характерным для глубоко погребённых микроорганизмов.

Команда Хоффмана использовала передовую спектроскопическую технику для измерения накопления марганцевых антиоксидантов в клетках облучённых микроорганизмов. Было установлено, что доза радиации, которую может пережить микроорганизм или его споры, коррелирует с количеством марганцевых антиоксидантов в его клетках. Следовательно, больше антиоксидантов — выше устойчивость к радиации и шансы на выживание.

В то время как в жидкой среде бактерия Конан может выжить после 25 000 единиц радиации (грей), что эквивалентно примерно 1,2 млн лет прямо под поверхностью Марса, новое исследование показало, что в высушенном, замороженном и глубоко погребённом состоянии (типичном для Марса) она может выдержать 140 000 грей. Эта доза в 28 000 раз превышает смертельную для человека.

Хотя бактерия Конан может прожить лишь несколько часов на поверхности под ультрафиолетовым светом, её срок жизни резко увеличивается в тени или под поверхностью. На глубине 10 см под поверхностью срок выживания увеличивается до 1,5 млн лет, а на глубине 10 метров — до колоссальных 280 млн лет.

Взгляд в будущие миссии

Эта удивительная живучесть частично объясняется геномной структурой бактерии. Исследователи обнаружили, что хромосомы и плазмиды бактерии Конан связаны друг с другом, что сохраняет их в идеальном порядке и готовыми к восстановлению после интенсивного облучения.

Это означает, что если микроб, подобный бактерии Конан, эволюционировал в то время, когда на Марсе ещё текла вода, то его живые останки могут до сих пор находиться в состоянии покоя в глубоких недрах.

«Хотя D. radiodurans, погребённая в марсианских недрах, не могла бы оставаться в спящем состоянии в течение estimated 2–2,5 млрд лет с момента исчезновения проточной воды на Марсе, такие среды регулярно изменяются и расплавляются ударами метеоритов. Мы предполагаем, что периодическое плавление могло бы позволить прерывистое повторное заселение и распространение. Кроме того, если марсианская жизнь когда-либо существовала, даже если жизнеспособные формы сейчас отсутствуют, их макромолекулы и вирусы сохранились бы гораздо, гораздо дольше. Это повышает вероятность того, что если жизнь эволюционировала на Марсе, это будет обнаружено в будущих миссиях», — сказал Дейли.

Исследование озаглавлено «Влияние высушивания и замораживания на выживаемость микроорганизмов при ионизирующем облучении: соображения для возврата образцов с Марса».