Spojrzenie w głąb Ziemi w poszukiwaniu życia na Marsie

To twoja typowa saga o spelunkingu: przeciskasz się przez tunele o średnicy nie większej niż arbuz, a następnie zjeżdżasz po krawędzi 200-metrowego klifu w pustkę tak czarną, że nie widzisz nawet swoich stóp, nie mówiąc już o dno – zakładając, że tam to dno. Jeśli przeżyjesz tę mękę, nadal będziesz musiał pokonać śliskie zbocze Trawersu Dziwaków lub przerażającą szczelinę znaną jako Wielka Biała Szczelina. Podziemna wycieczka po jaskini Lechuguilla w Nowym Meksyku może również obejmować inne atrakcje i słabsze informacje: Misery Hole, Death Pit i Parallel Universe.

Niektórzy odkrywcy czerpią przyjemność z badania niezbadanej, podziemnej dziczy. Inni znajdują ukojenie w ciszy i ciemności najgłębszej jaskini Ameryki, która rozciąga się na ponad 1500 stóp pod powierzchnią. Są też tacy, którzy szukają życia na Marsie.

Ta historia była częścią naszego wydania z listopada 1997 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Życie na Marsie? Rzeczywiście, gdy naukowcy badają Czerwoną Planetę za pomocą Mars Pathfinder i serii kolejnych misji NASA planowanych na następną dekadę, inni badacze badają formy życia drobnoustrojów, które zamieszkują tę ogromną jaskinię w Parku Narodowym Carlsbad Caverns, oceniając możliwość czających się podobnych stworzeń. pod powierzchnią Marsa. Ta praca była wspierana przez program egzobiologii NASA z budżetu przeznaczonego na badanie ziemskich analogów na inne planety. Rozważamy ponownie środowisko podpowierzchniowe na Marsie, częściowo dlatego, że podpowierzchnia na Ziemi okazuje się być bardzo bogata - mówi Penny Boston, biolog i konsultant NASA w Complex Systems Research w Boulder w stanie Kolorado W rzeczywistości naukowcy znajdują mikroorganizmy prawie wszędzie patrzą w pobliżu otworów wentylacyjnych na dnie głębokiego oceanu, w skałach Antarktyki i na miejsca wiercenia ropy i gazu, tysiące stóp pod ziemią.

Podstawowe założenie analogii do życia na Marsie brzmi następująco: jakieś trzy do czterech miliardów lat temu Mars był cieplejszym i wilgotniejszym miejscem, częściowo dzięki gęstej atmosferze dwutlenku węgla, która ogrzewała planetę poprzez efekt cieplarniany. Ostatecznie ten dwutlenek węgla połączył się z wodą, tworząc kwas węglowy, który z kolei reagował ze skałami na powierzchni, tworząc węglany, takie jak wapień i dolomit. Proces ten zubożał dwutlenek węgla w atmosferze, pozostawiając powierzchnię zamarzniętą i niegościnną, a nigdzie nie można znaleźć płynnej wody. Teraz mówimy, że jeśli życie nie mogło przetrwać na powierzchni, może przeniosło się pod ziemię, wyjaśnia Christopher McKay, planetolog z NASA Ames Laboratory, który towarzyszył Bostonowi i innym podczas kilku ekspedycji Lechuguilla.

Jama wejściowa do jaskini Lechuguilla została odkryta w 1914 roku. Ale dopiero w latach pięćdziesiątych badacze zaczęli podejrzewać, że gdzieś pod stosem gruzu na dnie tej jamy może znajdować się jaskinia. Kiedy w 1986 r. ostatecznie przełamano gruzową ścianę, nieustraszeni grotołazi wydrążyli tunele i zaczęli nakreślać ponad 90 mil korytarzy. Pełny zasięg Lechuguilla nie jest jeszcze znany, ale Dale Pate z National Park Service w Carlsbad, N. Mex., jest przekonany, że jest tam o wiele więcej jaskiń niż wiemy, prawdopodobnie o wartości 1000 lub 2000 mil.

Niektórzy nazywają ją najpiękniejszą jaskinią na świecie, ze wspaniałymi kolorami, nieskazitelnymi basenami i spektakularnymi formacjami mineralnymi, które przypominają kwiaty, kryształy, żyrandole i koralowce. Chociaż naukowcy potrafią docenić ten splendor, jaskinia pociąga ich głównie dlatego, że jest to idealne miejsce do badania praktycznie nieskażonego środowiska podziemnego. Dokładamy wszelkich starań, aby ograniczyć wpływ, ponieważ nie chcemy zanieczyścić i zniszczyć przedmiotu, który mamy nadzieję zbadać, wyjaśnia Boston. Poszukujemy organizmów egzotycznych, które łatwo odróżnić od zanieczyszczeń wniesionych przez człowieka. Ale jeśli nie będziemy ostrożni, te zanieczyszczenia mogą konkurować z organizmami tubylczymi.

Lechuguilla, świat sam w sobie, nie ma dużych naturalnych otworów, co oznacza, że ​​z zewnątrz napływa bardzo mało powietrza lub wody. Jaskinia jest również interesująca pod względem geologicznym ze względu na bogate złoża siarki. Na Ziemi znaleziono różne mikroorganizmy czerpiące energię z siarki, a podobne formy życia mogą istnieć na Marsie, który, jak wykazały misje Viking i Pathfinder, ma wysoką zawartość siarki.

W jaskini żyje bardzo zróżnicowana grupa organizmów, w tym liczne szczepy bakterii, których nigdy wcześniej nie widzieliśmy, zauważa Larry Mallory, mikrobiolog z Centrum Biotechnologii Morskiej Uniwersytetu Delaware, który od 1992 roku wielokrotnie odwiedzał Lechuguilla. milę w dół, wkraczasz w świat drobnoustrojów. Poza tym punktem nie ma wielokomórkowych form życia, z wyjątkiem grotołazów.

Do tej pory w jaskini znaleziono setki szczepów drobnoustrojów, z których większość była wcześniej nieznana, mówi Boston. Ostatecznie ona i jej koleżanka, biolog Diana Northup z University of New Mexico, planują zbadać DNA drobnoustrojów, aby porównać je z DNA znanych drobnoustrojów. „Próbujemy znaleźć najbliższych krewnych tych szczepów, dowiedzieć się, skąd pochodzą – z gleby lub starożytnego oceanu – i ustalić, jak długo były oddzielone od świata powyżej”, mówi Boston.

Naukowcy mają również nadzieję, że uda im się określić źródło energii, które napędza ten pozbawiony słońca ekosystem. Kluczem jest znalezienie organizmów, które mogą wytwarzać żywność za pomocą środków chemicznych, wyjaśnia McKay. Mallory zidentyfikował szczep bakterii, który utlenia mangan, ale wciąż próbuje ustalić, czy stworzenia faktycznie czerpią energię z tego procesu. Podczas kolejnych podróży planuje szukać bakterii utleniających żelazo w Rusticles, formacji żelaza w północno-wschodniej części jaskini, która wygląda jak cieknący popsicle. Boston zamierza również zebrać więcej próbek w nadziei na wychwycenie organizmów utleniających żelazo i siarkę.

Mówi, że ustalenie, co jedzą te robaki, jest trudnym problemem. Najbardziej prawdopodobne źródła pożywienia znajdują się w powietrzu lub w skałach. Jeśli uda się zapewnić odpowiednie fundusze, ona i Northup mają nadzieję przeprowadzić badania metodą chromatografii gazowej powietrza i analizy całych skał, aby zobaczyć, co w skale jest jadalne.

Boston miał już bliskie spotkania z dziwnymi rzeczami rosnącymi w jaskini, takimi jak dziwny puszysty materiał zwany gorilla drek, który przylega do kruszących się ścian jaskini. Czuje się jak mokra, grafitowa wata cukrowa, mówi. Kiedy włożysz go między palce, zamieni się w nicość. Naukowcy w końcu ustalili, że w puchu żyją bakterie i grzyby, ale Boston podejrzewał to od początku: Dostałem infekcję oka, co sprawiło, że pomyślałem, że coś tam rośnie.

Odcinek z gorylem drekiem dał Bostonowi ważną lekcję: trudno powiedzieć, kiedy wszystko żyje, nawet gdy cała ekipa śledczych pełza po okolicy, pobiera próbki i bada je później w laboratorium. Możliwe, że patrząc na Marsa, nie znajdziemy organizmów, które pasują do naszych uprzedzeń. Mówi, że narzędzia do wykrywania, które działają tu na ziemi, mogą tam nie działać.

Ona i McKay mają nadzieję czerpać ze swoich doświadczeń w Lechuguilla podczas projektowania oczekujących misji na Marsa. W rzeczywistości obaj mają propozycje oczekujące z NASA na misję Mars Surveyor z 2001 roku. Patrząc na życie pod ziemią na Ziemi, mamy nadzieję ustalić, czy rozsądne jest poszukiwanie życia pod ziemią na Marsie, dowiedzieć się, jak głęboko zajrzeć i sprawdzić, czy mogą istnieć szczątki kopalne, które moglibyśmy rozpoznać, mówi McKay.

Chcielibyśmy wiedzieć, jakie wskazówki te błędy mogą pozostawić po sobie, dodaje Boston. Gdyby życie na Marsie cofnęło się do podpowierzchni, a następnie wymarło, nadal mogą istnieć różne sygnatury — rzeczywiste skamieliny, ślady geochemiczne, charakterystyczne przesunięcia izotopowe lub charakterystyczne wzory wietrzenia na powierzchni skał. Badanie społeczności w jaskini, która wymarła i uległa skostnieniu, może pomóc nam dowiedzieć się, czego szukać w radykalnie innym środowisku.

Badania Lechuguilli mogą rzucić światło na inne pytania dotyczące najmniejszego zamkniętego ekosystemu, który może przetrwać. Niektórzy twierdzą, że do utrzymania ekosystemu potrzebna jest cała planeta; inni twierdzą, że można utrzymać opłacalny system w butelce, mówi Boston. To pytanie bez odpowiedzi, które dotyczy Ziemi lub każdej innej planety.

Chociaż nadal jest mocno zainwestowana w Marsa, a czasami nawet nazywa siebie Marsjanką, Boston przyznaje, że badania w Lechuguilla będą interesujące dla biologii lądowej, niezależnie od problemów pozaziemskich. Mallory zgadza się, mówiąc, że badania w jaskiniach mogą przyczynić się do naszego zrozumienia, gdzie istnieje życie na tej planecie i jak daleko sięga.

Praca Lechuguilla może mieć również szereg praktycznych zastosowań. Mallory założył korporację o nazwie Biomes, aby przetestować zdolność organizmów jaskiniowych do zwalczania chorób i ich produktów ubocznych. Niektóre organizmy wydają się wytwarzać związki, które są szczególnie toksyczne dla niektórych typów komórek raka piersi. Bada również właściwości przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe i przeciwgrzybicze innych związków pochodzących z jaskini.

Tymczasem eksploracja Lechuguilla postępuje powoli, biorąc pod uwagę trudności w nawigacji podziemnej oraz fakt, że wstęp do jaskini jest poważnie ograniczony przez Służbę Parku Narodowego. Jaskinia jest zamknięta dla zwiedzania z wyjątkiem badań i konserwacji, a obsługa parku wpuszcza tylko około pół tuzina zespołów badawczych rocznie. Boston cieszy się, że jest jednym z nielicznych przyznanych, co w pewnym stopniu kompensuje jej obawy, że ludzie mogą nie postawić stopy na Czerwonej Planecie przez dłuższy czas. Na razie pociesza się mówiąc: Ta jaskinia to mój Mars.

ukryć