Sao Hỏa không chính xác là một nơi thân thiện với cuộc sống như chúng ta biết. Trong khi nhiệt độ ở xích đạo có thể lên tới 35 ° C (95 ° F) vào mùa hè vào giữa trưa, nhiệt độ trung bình trên bề mặt là -63 ° C (-82 ° F) và có thể xuống thấp đến mức -143 ° C (-226 ° F) trong mùa đông ở các vùng cực. Áp suất khí quyển của nó là khoảng một nửa của một phần trăm Trái đất, và bề mặt tiếp xúc với một lượng phóng xạ đáng kể.
Cho đến bây giờ, không ai chắc chắn nếu vi sinh vật có thể tồn tại trong môi trường khắc nghiệt này. Nhưng nhờ một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học quốc gia Lomonosov Moscow (LMSU), giờ đây chúng ta có thể đặt ra những hạn chế về loại vi sinh vật có thể chịu được. Do đó, nghiên cứu này có thể có ý nghĩa quan trọng trong việc săn tìm sự sống ở những nơi khác trong Hệ Mặt trời, và thậm chí có thể xa hơn!
Nghiên cứu có tiêu đề Cộng đồng vi sinh vật bị ảnh hưởng gamma 100 kGy trong vùng băng vĩnh cửu Bắc Cực cổ đại trong điều kiện sao Hỏa mô phỏng, gần đây đã xuất hiện trên tạp chí khoa học Cực đoan. Nhóm nghiên cứu, được lãnh đạo bởi Vladimir S. Cheptsov của LMSU, bao gồm các thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Nga, Đại học Bách khoa St. Petersburg, Viện Kurchatov và Đại học Liên bang Ural.
Vì lợi ích của nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã đưa ra giả thuyết rằng điều kiện nhiệt độ và áp suất sẽ không phải là yếu tố giảm thiểu, mà là bức xạ. Do đó, họ đã tiến hành các thử nghiệm trong đó các cộng đồng vi sinh vật chứa trong regolith mô phỏng sao Hỏa sau đó được chiếu xạ. Các regolith mô phỏng bao gồm các đá trầm tích có chứa băng vĩnh cửu, sau đó phải chịu các điều kiện nhiệt độ và áp suất thấp.
Như Vladimir S. Cheptsov, một sinh viên sau đại học tại Khoa Sinh học Đất của Lomonosov và là đồng tác giả của bài báo, đã giải thích trong một thông cáo báo chí của LMSU:
Chúng tôi đã nghiên cứu tác động chung của một số yếu tố vật lý (bức xạ gamma, áp suất thấp, nhiệt độ thấp) đến các cộng đồng vi sinh vật trong vùng băng vĩnh cửu Bắc Cực cổ đại. Chúng tôi cũng đã nghiên cứu một vật thể tự nhiên độc đáo, đó là lớp băng vĩnh cửu cổ đại đã không tan chảy trong khoảng 2 triệu năm. Tóm lại, chúng tôi đã tiến hành một thí nghiệm mô phỏng bao gồm các điều kiện bảo tồn cryo trong regolith của sao Hỏa. Điều quan trọng nữa là trong bài báo này, chúng tôi đã nghiên cứu ảnh hưởng của liều cao (100 kGy) của bức xạ gamma đối với sức sống của prokaryote, trong khi trong các nghiên cứu trước đây, không có prokaryote sống nào được tìm thấy sau khi dùng liều cao hơn 80 kGy.
Để mô phỏng các điều kiện của sao Hỏa, nhóm nghiên cứu đã sử dụng buồng khí hậu không đổi ban đầu, duy trì nhiệt độ thấp và áp suất khí quyển. Sau đó, họ tiếp xúc với các vi sinh vật với mức độ khác nhau của bức xạ gamma. Những gì họ tìm thấy là các cộng đồng vi sinh vật cho thấy khả năng chống chịu cao với điều kiện nhiệt độ và áp suất trong môi trường sao Hỏa mô phỏng.
Tuy nhiên, sau khi họ bắt đầu chiếu xạ các vi khuẩn, họ nhận thấy một số khác biệt giữa mẫu được chiếu xạ và mẫu đối chứng. Trong khi tổng số tế bào prokaryote và số lượng tế bào vi khuẩn hoạt động trao đổi chất vẫn phù hợp với mức độ kiểm soát, số lượng vi khuẩn được chiếu xạ giảm hai bậc độ trong khi số lượng tế bào hoạt động chuyển hóa của vi khuẩn cổ cũng giảm ba lần.
Nhóm nghiên cứu cũng nhận thấy rằng trong mẫu permafrost tiếp xúc, có sự đa dạng sinh học cao của vi khuẩn và vi khuẩn này đã trải qua một sự thay đổi cấu trúc đáng kể sau khi được chiếu xạ. Ví dụ, quần thể vi khuẩn Actinobacteria như Vi khuẩn khớp- một chi phổ biến được tìm thấy trong đất - không có trong các mẫu đối chứng, nhưng trở nên chiếm ưu thế trong các cộng đồng vi khuẩn đã tiếp xúc.
Nói tóm lại, những kết quả này chỉ ra rằng các vi sinh vật trên Sao Hỏa có khả năng sống sót cao hơn so với suy nghĩ trước đây. Ngoài việc có thể sống sót ở nhiệt độ lạnh và áp suất khí quyển thấp, chúng còn có khả năng sống sót trong các loại điều kiện bức xạ phổ biến trên bề mặt. Như Cheptsov đã giải thích:
Kết quả của nghiên cứu cho thấy khả năng bảo tồn cryo kéo dài của các vi sinh vật khả thi trong regolith của sao Hỏa. Cường độ bức xạ ion hóa trên bề mặt Sao Hỏa là 0,05-0,076 Gy / năm và giảm dần theo độ sâu. Có tính đến cường độ bức xạ trong regolith trên sao Hỏa, dữ liệu thu được cho thấy có thể giả định rằng hệ sinh thái sao Hỏa giả thuyết có thể được bảo tồn ở trạng thái anabiotic trong lớp bề mặt của regolith (được bảo vệ khỏi tia UV) trong ít nhất 1,3 triệu năm, ở độ sâu hai mét không dưới 3,3 triệu năm và ở độ sâu năm mét trong ít nhất 20 triệu năm. Dữ liệu thu được cũng có thể được áp dụng để đánh giá khả năng phát hiện các vi sinh vật khả thi trên các vật thể khác của hệ mặt trời và trong các vật thể nhỏ ngoài vũ trụ.
Nghiên cứu này rất có ý nghĩa vì nhiều lý do. Một mặt, lần đầu tiên các tác giả có thể chứng minh rằng vi khuẩn prokaryote có thể sống sót sau bức xạ vượt quá 80 kGy - điều mà trước đây được cho là không thể. Họ cũng chứng minh rằng mặc dù điều kiện khắc nghiệt của nó, các vi sinh vật vẫn có thể tồn tại trên Sao Hỏa ngày nay, được bảo tồn trong lớp băng vĩnh cửu và đất.
Nghiên cứu cũng cho thấy tầm quan trọng của việc xem xét cả các yếu tố ngoài trái đất và vũ trụ khi xem xét nơi và trong những điều kiện sinh vật sống có thể tồn tại. Cuối cùng, nhưng không kém phần quan trọng, nghiên cứu này đã thực hiện một điều mà chưa có nghiên cứu nào trước đây, đó là xác định giới hạn kháng bức xạ đối với vi sinh vật trên Sao Hỏa - đặc biệt là trong regolith và ở các độ sâu khác nhau.
Thông tin này sẽ là vô giá đối với các sứ mệnh trong tương lai tới Sao Hỏa và các địa điểm khác trong Hệ Mặt Trời, và có lẽ ngay cả khi nghiên cứu về các ngoại hành tinh. Biết loại điều kiện mà cuộc sống sẽ phát triển mạnh sẽ giúp chúng ta xác định nơi tìm kiếm dấu hiệu của nó. Và khi chuẩn bị nhiệm vụ cho những từ khác, nó cũng sẽ cho các nhà khoa học biết những vị trí cần tránh để có thể ngăn chặn sự ô nhiễm của hệ sinh thái bản địa.
