Raziskovalci z Univerze v Utahu so z novo geokemično študijo osvetlili, kako bi lahko mikrobna aktivnost na Zemlji razkrila tudi pretekle razmere na Marsu. Sulfatni minerali, ki vsebujejo kisik, delujejo kot naravne shrambe atmosferskih podatkov, saj lahko „lovijo in ohranjajo signale iz Zemljine atmosfere,“ so pojasnili znanstveniki. Ti minerali so stabilni več milijard let, kar pomeni, da njihovi izotopi kisika predstavljajo „časovno kapsulo“, ki odraža razmere med njihovim nastankom – na Zemlji in morda tudi na rdečem planetu.
Študija, objavljena v reviji Earth and Planetary Science Letters, se je osredotočila na špansko reko Rio Tinto, znano po svoji kisli vodi in bogati prisotnosti železa ter bakterij. Gre za območje, kjer so tisočletja kopali železo in baker, danes pa tamkajšnji ekosistem spominja na okolje Marsove površine.
Glavni avtor raziskave, geokemik Issaku Kohl, je pojasnil, da so prvič v naravi, zunaj laboratorija, zaznali neposredno reakcijo med kisikom (O₂) in žveplom iz pirita, znanega kot „zlato norcev“. „Videli smo, da se ta reakcija ohrani, če so okoljski pogoji ravno pravšnji,“ je dejal Kohl.
Raziskovalci so izmerili trojne izotope kisika (razmerja ¹⁷O/¹⁶O in ¹⁸O/¹⁶O) v sulfatih, da bi ugotovili, koliko kisika izvira iz zraka v primerjavi z vodo. Takšna natančna analiza je razkrila, da imajo mikrobi ključno vlogo pri ohranjanju atmosferskih signalov v mineralih.
Mikrobi, ki posnemajo zgodnje življenje
Eden glavnih akterjev raziskave je bakterija Acidithiobacillus ferrooxidans, ena najstarejših mikrobnih klad, ki bi lahko proizvajala energijo že pred razvojem fotosinteze. Po ugotovitvah raziskovalne skupine ta bakterija v kislih okoljih poganja oksidacijo pirita tako, da v nastalem sulfatu ohrani izjemno visok delež atmosferskega kisika – med 80 in 90 odstotkov.
„Mikrobno aktiven ekosistem Rio Tinto ohranja ta močan atmosferski odtis,“ so poudarili znanstveniki. Za razliko od laboratorijskih poskusov, kjer signal hitro izgine, to naravno okolje ohranja kemični podpis, ki razkriva, da so mikrobi aktivno vključeni v proces oksidacije.
Kohl je dodal, da je s prepoznavanjem teh geokemičnih označevalcev zdaj mogoče iskati podobna okolja ali njihove ostanke v kamninah, „bodisi na Zemlji bodisi v nezemeljskem okolju“.
Sledi življenja v marsovskih kamninah
Marsovi sedimenti vsebujejo bogate usedline sulfatov, vendar njihovo poreklo ostaja nejasno. Po Kohlovih besedah „trenutno prevladujoča hipoteza pravi, da so sulfati posledica atmosferske oksidacije vulkanskega žveplovega dioksida (SO₂)“. Takšna okolja imajo geokemične podpise, ki kažejo na nastanek pri visokih temperaturah, kjer verjetno ni bilo življenja.
Vendar to, kot je dodal, ne izključuje možnosti, da so v lokalnih mikrookoljih na Marsu obstajale „hiperkisle tekočine, ki so oksidirale na vmesniku med vodo in kamnino,“ podobno kot v primeru reke Rio Tinto.
Raziskava predlaga tudi metodo za prihodnje analize izotopov kisika v marsovskih vzorcih, če bi jih kdaj prinesli nazaj na Zemljo. Nasina roverja Curiosity in Perseverance zbirata vzorce že od leta 2012 oziroma 2021.
Kohl je ob tem opozoril, da je znanost še vedno „dva koraka stran od tega, da bi lahko z gotovostjo ugotovili, ali vzorci kamnin z Marsa vsebujejo prepričljive dokaze o preteklem mikrobnem življenju“. Po njegovih besedah bi morali vzorci najprej kazati okolje z zelo nizkim pH, bogato z določenimi železovimi ioni in prevladujočo oksidacijo kisika.
„Če predpostavimo, da poznamo količino atmosferskega O₂ v sulfatu, lahko izračunamo izotopsko sestavo kisika, ki je bil vključen v nastanek teh sulfatov,“ je pojasnil Kohl.
Ugotovitve raziskave tako ne pomagajo le pri iskanju življenja na Marsu, ampak tudi pri razumevanju razmer na zgodnji Zemlji. Znanstveniki menijo, da so tovrstne geokemične sledi ključne za razumevanje obdobja, ko se je v zemeljskem ozračju prvič pojavil kisik in ko so mikrobi začeli oblikovati planetarne procese, ki so omogočili življenje, kakršno poznamo danes.
Foto: Pixabay
