science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Superzout, Arctisch water onder nul geeft een kijkje in mogelijk leven op andere planeten

Zac Cooper en Shelly Carpenter beginnen te boren onder de ijstunnel in Alaska naar de cryopeg en het zoute water onder nul. Onderzoekers zijn zorgvuldig om hun apparatuur te steriliseren om besmetting van boven de grond te voorkomen. De strengste van dergelijke technieken zullen nodig zijn om monsters te nemen voor leven op andere planeten. Krediet:Go Iwahana/Universiteit van Alaska, Fairbanks

In recente jaren, het idee van leven op andere planeten is minder vergezocht. NASA heeft op 27 juni aangekondigd dat het een voertuig naar de ijzige maan Titan van Saturnus zal sturen. een hemellichaam waarvan bekend is dat het oppervlaktemeren van methaan en een met ijs bedekte oceaan van water herbergt, het vergroten van de kans om het leven te ondersteunen.

Op aarde, wetenschappers bestuderen de meest extreme omgevingen om te leren hoe het leven zou kunnen bestaan ​​onder totaal verschillende omstandigheden, zoals op andere planeten. Een team van de Universiteit van Washington heeft de microben bestudeerd die worden gevonden in "cryopegs, " ingesloten sedimentlagen met water dat zo zout is dat het vloeibaar blijft bij temperaturen onder het vriespunt, die vergelijkbaar kan zijn met omgevingen op Mars of andere planetaire lichamen verder van de zon.

Tijdens de recente AbSciCon-bijeenkomst in Bellevue, Washington, onderzoekers presenteerden DNA-sequencing en gerelateerde resultaten om aan te tonen dat pekelmonsters van een gedurende tienduizenden jaren geïsoleerde cryopeg in Alaska bloeiende bacteriële gemeenschappen bevatten. De levensvormen zijn vergelijkbaar met die in drijvend zee-ijs en in zout water dat uit gletsjers stroomt, maar laat een aantal unieke patronen zien.

"We bestuderen echt oud zeewater dat tot 50 jaar in de permafrost is opgesloten, 000 jaar, om te zien hoe die bacteriële gemeenschappen in de loop van de tijd zijn geëvolueerd, " zei hoofdauteur Zachary Cooper, een UW-promovendus in oceanografie.

Een schematische weergave van de onderzoekslocatie, die bestaat uit een tunnel, opgegraven uit een enorme ijsformatie in de permafrost, en toegankelijk via een smalle verticale opening. Onderzoekers boren vervolgens onder de tunnelvloer om de cryopeg-laag met zijn zoute vloeistof te bereiken (onderste gearceerde gebied). Krediet:Shelly Carpenter/Universiteit van Washington

Cryopegs werden decennia geleden voor het eerst ontdekt door geologen in Noord-Alaska. Deze veldsite in Utqiaġvik, voorheen bekend als Barrow, werd in de jaren zestig opgegraven door het Cold Regions Research and Engineering Laboratory van het Amerikaanse leger om grote stukken zoetwaterijs te onderzoeken die daar in de permafrost voorkomen. Ondergrondse pekel werd uiteindelijk verzameld van de site in de jaren 2000.

"De extreme omstandigheden hier zijn niet alleen de temperaturen onder nul, maar ook de zeer hoge zoutconcentraties, " zei Jody Deming, een UW-hoogleraar oceanografie die het microbiële leven in de Noordelijke IJszee bestudeert. "Honderdveertig delen per duizend - 14% - is veel zout. In ingeblikte producten die microben ervan zouden weerhouden iets te doen. Er kan dus een vooroordeel bestaan ​​dat een zeer hoog zoutgehalte geen actief leven mogelijk zou maken."

Het is niet volledig bekend hoe cryopegs zich vormen. Wetenschappers denken dat de lagen voormalige kustlagunes kunnen zijn die tijdens de laatste ijstijd zijn gestrand. toen regen in sneeuw veranderde en de oceaan zich terugtrok. Verdampt vocht uit de verlaten zeebodem werd vervolgens bedekt met permafrost, dus het resterende zilte water kwam vast te zitten onder een laag bevroren grond.

  • De onderzoekslocatie ongeveer 1 mijl buiten Utqiagvik, Alaska, verschijnt aan de oppervlakte als een doos die op een uitgestrekte witte toendra zit. Dit is een van de twee cryopeglocaties die wereldwijd worden bestudeerd. Het is niet bekend hoeveel van deze functies er zijn, maar er zijn aanwijzingen dat ze wijdverbreid zijn in vlakke Arctische kustgebieden. Credit:Zac Cooper/Universiteit van Washington

  • Zac Cooper maakt aantekeningen in de ijstunnel, met licht van zijn koplamp. Het team brengt diensten van vier tot acht uur door in de tunnel. Eén persoon krijgt de luxe om op een emmer te zitten. Krediet:Shelly Carpenter/Universiteit van Washington

  • The roof of the tunnel is covered in hoar frost, spiky ice crystals that form as moisture in the air solidifies in the minus 6 degrees C environment of the tunnel. The layers below are colder. Researchers leave presterilized pipes inserted in the floor for future access to the liquid layer below. Credit:Zac Cooper/University of Washington

To access the subsurface liquids, researchers climb about 12 feet down a ladder and then move carefully along a tunnel within the ice. The opening is just a single person wide and is not high enough to stand in, so researchers must crouch and work together to drill during the 4- to 8-hour shifts.

Deming describes it as "exhilarating" because of the possibility for discovery.

Samples collected in the spring of 2017 and 2018, geologically isolated for what researchers believe to be roughly 50, 000 jaar, contain genes from healthy communities of bacteria along with their viruses.

Oceanography graduate student Zac Cooper climbs down an icy ladder into the tunnel in May 2018. Researchers are harnessed to a rope for safety. Credit:Shelly Carpenter/University of Washington

"We're just discovering that there's a very robust microbial community, coevolving with viruses, in these ancient buried brines, " Cooper said. "We were quite startled at how dense the bacterial communities are."

The extreme environments on Earth may be similar to the oceans and ice of other planets, scientist believe.

"The dominant bacterium is Marinobacter, " Deming said. "The name alone tells us that it came from the ocean—even though it has been in the dark, buried in frozen permafrost for a very long time, it originally came from the marine environment."

Mars harbored an ocean of water in the past, and our solar system contains at least a half-dozen oceans on other planets and icy moons. Titan, the moon of Saturn that NASA will explore, is rich in various forms of ice. Studying life on Earth in frozen settings that may have similarities can prepare explorers for what kind of life to expect, and how to detect it.