Fizycy twierdzą, że mikrobiologiczne ogniwo paliwowe może wykryć życie nie oparte na węglu

Jeśli życie istnieje na innych planetach lub księżycach Układu Słonecznego, jaki rodzaj eksperymentu powinniśmy wysłać, aby je wykryć?

Okazuje się to trudnym problemem. W latach 70. sondy Viking z NASA przeprowadziły na Marsa trzy eksperymenty, które zostały specjalnie zaprojektowane do poszukiwania życia. Ku zdumieniu wszystkich te eksperymenty przyniosły pozytywne wyniki.

Jednak wkrótce obchody stały się kwaśne, ponieważ naukowcy postanowili zdyskontować wyniki na tej podstawie, że zostały one spowodowane nie przez życie, ale przez silnie utleniające środowisko na Marsie. Wynik był fałszywie pozytywny (choć nie wszyscy się z tym zgadzają).

Od tego czasu żadna sonda nie przeprowadziła eksperymentu wykrywającego życie. Zamiast tego nacisk położono na zbieranie dowodów na temat warunków, w których może rozwijać się życie drobnoustrojów.

Dziś Ximena Abrevaya i kumple z Uniwersytetu Buenos Aires w Argentynie proponują rozwiązanie tego problemu. Mówią, że mikrobiologiczne ogniwo paliwowe może wykrywać życie w sposób całkowicie niezależny od składu chemicznego. Jedynym założeniem jest to, że dana forma życia musi pobierać energię chemiczną ze środowiska i wykorzystywać ją do napędzania procesów życiowych, innymi słowy, musi metabolizować.

Abrevaya i spółka przetestowali właśnie takie ogniwo paliwowe, które według nich może wykonać swoją pracę. Ich urządzenie składa się z anody i katody oddzielonych membraną, przez którą mogą przechodzić protony. anoda jest osadzona w badanym medium, takim jak gleba marsjańska.

Chodzi o to, że procesy metaboliczne, gdziekolwiek ewoluowały, muszą zależeć od reakcji redoks, które generują elektrony i protony. Anoda w ogniwie paliwowym wychwytuje elektrony generowane w tym procesie, podczas gdy protony przechodzą przez membranę, uzupełniając obwód. Zatem ilość prądu, który płynie, jest bezpośrednim wskaźnikiem ilości obecnego życia.

Argentyński zespół przetestował urządzenie, porównując wyniki uzyskane z gleby zawierającej życie z tą samą glebą po sterylizacji. I zrobili to ze stworzeniami reprezentującymi archeony, bakterie i eukaria, trzy domeny życia.

Szczególnie interesujący jest archea, który testowali – Natrialba magadii, mikroorganizm wyizolowany z jeziora Magadii w Kenii, który przeżywa w warunkach ekstremalnego zasolenia, takich jak te, które mogą istnieć na Marsie i innych miejscach.

Zespół twierdzi, że wyniki były pozytywne. Mówią, że gęstość mocy i prądu była znacznie wyższa, gdy anoda była osadzona w próbkach gleby zawierających żywe organizmy w porównaniu z próbkami, które zostały wysterylizowane.

To sprawia, że ​​mikrobiologiczne komórki paliwowe są interesującym kandydatem do eksperymentów egzożycia. Lądownik marsjański z mikrobiologicznym ogniwem paliwowym po prostu pobrałby dwie próbki gleby, wysterylizowałby jedną z nich przez podgrzanie, a następnie przetestował obie.

Fajne w tym podejściu jest to, że życie nie musi nawet opierać się na węglu. W przeciwieństwie do eksperymentów Wikingów, nasza metodologia nie wymaga istnienia życia opartego na węglu, mówią Argentyńczycy

Jednak argentyński zespół nie omawia w tym artykule warunków, które mogą dawać fałszywie pozytywne wyniki. Możliwe, że podgrzanie sterylnej próbki gleby może zmienić jej skład chemiczny w sposób, który zmniejszy moc przepływającą przez ogniwo paliwowe. Samo wyeliminowanie tego rodzaju fałszywych alarmów będzie wymagało więcej pracy.

W międzyczasie, być może najlepszym sposobem na znalezienie dowodów życia mikrobiologicznego na innych planetach jest zbadanie składu atmosfery, na co zwrócił uwagę James Lovelock w latach 60. XX wieku. Jego pomysł jest taki, że przez setki milionów lat każdy mikroorganizm zmieni atmosferę swojej planety.

Powinno to wytworzyć atmosferę o charakterystycznej sygnaturze chemicznej, która znacznie wykracza poza zwykłe oczekiwania termodynamiczne. Z pewnością jest to prawdą na Ziemi: tlen i metan w naszej atmosferze są pewnym znakiem życia, które go wytworzyło.

Lovelock powiedział, że gdy tylko zobaczył pierwsze analizy chemiczne marsjańskiej atmosfery, które wykazały, że składa się ona w 95% z dwutlenku węgla, wiedział, że nie mogło jej stworzyć życie.

Co oznacza, że ​​najlepszym miejscem do testowania mikrobiologicznego eksperymentu z egzolifem na ogniwach paliwowych jest zupełnie inne miejsce. Tytan, ktoś?

Nr ref.: arxiv.org/abs/1006.1585 : Mikrobiologiczne ogniwa paliwowe stosowane do metabolicznego wykrywania życia pozaziemskiego

ukryć